1、用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)，正確使用電位差計(jì)；2. 理解電位差計(jì)的工作原理補(bǔ)償原理；3. 掌握線式電位差計(jì)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)的方法；4. 熟悉指針式檢流計(jì)的使用方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】11線板式電位差計(jì)、檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池、待測(cè)電池、穩(wěn)壓電源、單刀雙擲開關(guān)、保護(hù)電路組【實(shí)驗(yàn)原理】電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源內(nèi)部沒有凈電流通過時(shí)兩極件的電壓。如果直接用電壓表測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)，其實(shí)測(cè)量結(jié)果是端電壓，不是電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)閷㈦妷罕聿⒙?lián)到電源兩端，就有電流I通過電源的內(nèi)部。由于電源有內(nèi)阻r0，在電源內(nèi)部不可避免地存在電位降Ir0，因而電壓表的指示值只是電源的端電壓（U=E-Ir0）的大小，它

2、小于電動(dòng)勢(shì)。顯然，為了能夠準(zhǔn)確的測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)，必須使通過電源的電流I為零。此時(shí)，電源的端電壓U才等于其電動(dòng)勢(shì)E。 1. 補(bǔ)償原理 如圖1所示，把電動(dòng)勢(shì)分別為ES 、EX和檢流計(jì)G聯(lián)成閉合回路。當(dāng)ES EX時(shí)，檢流計(jì)指針偏向另一邊。只有當(dāng)ES = EX時(shí)，回路中才沒有電流，此時(shí)I0 ，檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，我們稱這兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)處于補(bǔ)償狀態(tài)。反過來說，若I0 ，則ES = EX。圖1 補(bǔ)償電路2. 十一線電位差計(jì)的工作原理 如圖2所示，AB為一根粗細(xì)均勻的電阻絲共長(zhǎng)11米，它與直流電源組成的回路稱作工作回路，由它提供穩(wěn)定的工作電流I0；由待測(cè)電源EX、檢流計(jì)G、電阻絲CD構(gòu)成的回路稱為測(cè)量回路;由標(biāo)

3、準(zhǔn)電源ES、檢流計(jì)G、電阻絲CD構(gòu)成的回路稱為定標(biāo)（或校準(zhǔn)）回路。調(diào)節(jié)總電流I0的變化可以改變電阻絲AB單位長(zhǎng)度上電位差U0的大小。C、D為AB上的兩個(gè)活動(dòng)接觸點(diǎn)，可以在電阻絲上移動(dòng)，以便從AB上取適當(dāng)?shù)碾娢徊顏砼c測(cè)量支路上的電位差（或電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償）。圖2 電位差計(jì)原理圖1) 預(yù)設(shè)當(dāng)直流電源接通，K2既不與ES接通、又不與EX接通時(shí)，流過AB的電流I0和CD兩端的電壓分別為 （1） （2）式中R為直流電源的總電阻。當(dāng)電鍵K2倒向 1時(shí)，則AB兩點(diǎn)間接有標(biāo)準(zhǔn)電源ES和檢流計(jì)G。適當(dāng)移動(dòng)C和D點(diǎn)的位置以改變UCD 。當(dāng)UCDES時(shí)，檢流計(jì)的指針指零，標(biāo)準(zhǔn)電池?zé)o電流流過，此時(shí)UCD就是標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)

4、，電位差計(jì)達(dá)到了平衡。令C、D間長(zhǎng)度為lS ，因?yàn)殡娮杞z各處粗細(xì)均勻、電阻率都相等，則電阻絲單位長(zhǎng)度上的電壓降為ES / lS 。2）測(cè)量 在保證工作電流I0不變的條件下，將K2撥向2，則CD兩點(diǎn)間的ES換接了待測(cè)電源EX，由于一般情況下ES EX，因此檢流計(jì)的指針將左偏或右偏，電位差計(jì)失去了平衡。此時(shí)如果合理移動(dòng)C和D點(diǎn)的位置以改變UCD，當(dāng)UCDEX時(shí)，電位差計(jì)又重新達(dá)到平衡，使檢流計(jì)G的指針再次指零。令C、D兩點(diǎn)之間的距離為lX，則待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)為EX ESlX / lS 所以，調(diào)節(jié)電位差計(jì)平衡后，只要準(zhǔn)確量取lX值就很容易得到待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)。這就是用補(bǔ)償法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的原理。【實(shí)驗(yàn)

5、步驟】（1）按圖2連接好電路。 （2）測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)粗調(diào)：接通電源E ，K2倒向“1”，估算lS大約應(yīng)取的長(zhǎng)度，將“C”插入適當(dāng)?shù)牟蹇?。中調(diào)：適當(dāng)改變C、D位置，到G的指針基本不偏轉(zhuǎn)為止。（該步驟采用先找到G的指針向相反方向偏轉(zhuǎn)的兩個(gè)狀態(tài)，然后用逐漸逼近的方法可以 迅速找到平衡點(diǎn)。）微調(diào)：使保護(hù)開關(guān)電阻的取值為零，微調(diào)觸點(diǎn)D的位置，調(diào)至完全平衡，記錄lS的長(zhǎng)度。（3）K2倒向“2 ”，用相同的步驟測(cè)出lX（4）計(jì)算EX的值（5）重復(fù)步驟（2）（3）（4）進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)入表格?！緮?shù)據(jù)記錄】1記下實(shí)驗(yàn)所用標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)ES ES 1.0186V 2記錄表格測(cè)量次數(shù)電阻絲長(zhǎng)度lS (m)電阻

6、絲長(zhǎng)度lX (m)待測(cè)電動(dòng)勢(shì)EX (V) (V)16.34656.83751.0971.13423.87154.58501.20633.02253.26501.100【數(shù)據(jù)處理】lS1=6.3465m lX1=6.8375m EX1=1.097V=1.134VlS2=3.8715m lX2=4.5850m EX2=1.206VlS3=3.0225m lX3=3.2650m EX3=1.100V【誤差分析】1. 電阻絲粗細(xì)不均勻或電阻率不均勻?qū)е码娮杞z長(zhǎng)度有誤差；2. 檢流計(jì)指針沒有完全處于“0”刻度時(shí)就進(jìn)行讀數(shù)導(dǎo)致測(cè)量誤差；3. 檢流計(jì)的屏蔽端鈕沒有接地，電位差計(jì)存在在絕緣不良的地方產(chǎn)生電位差，給測(cè)量結(jié)果帶來誤差；4. 實(shí)驗(yàn)過程中由于時(shí)間過長(zhǎng)或者環(huán)境溫度出現(xiàn)明顯波動(dòng)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)電池電勢(shì)出現(xiàn)比較大的變化帶來誤差；*【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】*1. 將板式電阻改為數(shù)字滑動(dòng)變阻器2. 把直尺讀數(shù)改為自動(dòng)讀數(shù)器3. 直尺上鑲磁性物質(zhì)，使之與移動(dòng)鐵片相互作用4. 把直尺與滑片接觸處改為凹槽（類似天平的游碼形式）5.