线式电位差计测量电动势.doc

线式电位差计测量电动势实验者： 同组实验者：指导教师：班级： 学号： 联系号码： 【摘要】 将电位差计中的补偿原理应用于电学物理量的测量，用线式电位差计测量电源电动势得到精确值。该方法可以可以排除电源电阻及其他电气原件的干扰，从而可以得到一个相对精确的电势值。【关键词】 电位差计，补偿原理，电动势一，引言用电位差计测量电动势，是将未知电动势与电位差计上的已知电压相比较。它和一般的电压表测电动势不同，不干扰待测电路，测量结果仅依赖准确度极高的标准电池和高灵敏检流计，排除了待测电源电阻和电压表等的误差干扰，因而测量的精确度极高。下面将就线式电位差计测量方法的应用和误差进行阐述。二，设计原理线式电位差计实验电路图如下线式电位差计具有结构简单，测量结果精确的特点，图中的电阻丝长11m，往复绕在木板的11个接线插孔上，每两个插孔间的电阻丝长为1m，插头C可选插在插孔0至10之间的任意位置。电阻丝BO旁边附有mm刻度尺，触头D可在它上面滑动。改变插头C和滑动触头D的位置，可使CD间电阻丝长度在011之间连续变化。R0为可变电阻，用来调节工作电流。双刀双掷开关K2用来选择接通标准电池Es或待测电池Ex。电阻R是用来保护标准电池和检流计的。在电位差计处于补偿状态进行读数时，必须合上开关K3.使R短路，以提高测量灵敏度。1，补偿原理 把电动势Ex、Ex和检流计G联成闭合回路。当Es Ex时，检流计指针偏向另一边。只有当Es=Ex时，回路中才没有电流，此时I=0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。反过来说，若I=0 ，则Es=Ex。 2，工作原理工作原理图如下所示它包括工作电流调节回路（E,R0，R，K1），校正工作电流回路（Es，Rcd，G，K3）和待测回路（Ex，Rcd，G，K2）三部分。2.1，合上开关K1后，有电流I通过均匀电阻丝AB，并在AB上产生电势降落IR。2.2，合上开关K2后，检流计G上就有电流通过。如果适当调节C,D两点的位置，使检流计G指针为零，即Ig=0，这种情况称电位差计处于补偿状态，此时有 设均匀电阻丝AB上等单位长度的电阻R0，CD段电阻丝长度为Lx，于是 2.3保持电流I不变，用标准电池Es替换待测电池Ex，将C,D位置调换到C,D两点，同样使检流计G的指针指零，达到补偿状态。设此时CD段电阻丝长度为Ls，则有 两式相除可得 Es=1.0186V由此可知，在已知标准电池的电动势Es的情况下，在同一工作电流下电位差计处于补偿状态，测出Lx和Ls，就可算出待测电池的电动势。三，设计方案1，大致选定电阻丝单位长度上的电降压A，根据标准电池的电动势Es估算C，D间电阻丝长度为 2，调节插头C和滑动插头D的位置到Ls的位置，然后接通K1，将K2倒向Es，调节Rn，同时断续按下滑动触头D，直到检流计的指针为零。3，合上开关K3，短路R，再次微调Rn或滑动触头D的位置，使检流计的指针为零，记下此时CD间电阻丝的长度Ls。4，断开K3，保持滑线变阻器Rn和电源电压E不变，即保持工作电流不变。将K2倒向Ex，估算Lx的取值。调节插头C和滑动触头D的位置，使检流计指针为零。5，合上K3，再次调节滑动触头D，使检流计指针为零，记下此时CD间电阻丝的长度Lx。6，微调滑线变阻器Rn，改变工作电流，重复上述步骤共五次。四，实验结果和分析1，数据计算按如上方法得到一组数据如下表Es=0.13(V) T=13 E=4Vi12345L(m)L(m)n(格)Ls（m）7.1317.2187.3127.1857.2357.1027.6253Lx(m)0.8230.8570.8370.9120.8250.8200.8713Ex(V)0.1211百分差（）6.8相对不确定度=0.1176V =0.1209V =0.1167V=0.1293V =0.1161V(V)=(V)根据公式 可得：=0.0174m =6.8m =V =3.85VE=-6.8所以可得待测电池电动势： Ex=0.12110.0027V 结论：如通过电流计等仪器直接测量电源电动势根本无法得到准确数值，原因在与电源电压较小，实验室没有如此精确的一起测量。由此可知，相对于较小的电动势，线式电位差计可以用局限的仪器得到精确的电动势值。2，实验总结2.1，对该方法测量电源电动势结果影响结果较大的是工作电流电压的选择当工作电压为6V时，其他条件保持不变，按上述方法的一组数据i12345Ls（m）8.3658.4718.4218.2768.324Lx（m）0.9040.9130.9210.9090.907Ex（V）0.1109百分差（）14.9经过计算可得其Ex=0.1109V与上述实验所得数据差距较大2.2，经过相关实验表明工作电流的选择应以3V至4V最佳，Ls电阻丝长度也不应过大或过小以6至8m最佳。2.3，该实验总体难度较小易于操作，关键在于实验电路的