电池电动势和内电阻测量方法的改进

1、 中国高新技术企业电 池 电 动 势 和 内 电 阻 测 量 方 法 的 改 进 文 /唐贤明【 摘 要 】 介 绍 一 种 借 助 示 波 器 测 量 电 池 电 动 势 和 内 电 阻 的 新 方 法 , 实 验 方 法 简 单 , 操 作 简 便 , 测 量 准 确 。 【 关 键 词 】 电 池 电 动 势 内 电 阻 示 波 器电 池 电 动 势 和 内 电 阻 的 测 量 是 电 学 中 的 一 个 重 要 实 验 。 一 般 来 说 测 电 池 电 动 势 和 内 电 阻 的 方 法 有 传 统 的 伏 安 法 、 电 位 差 计 法 。 伏 安 法 测 内 电 阻 实 验 中

2、由 于 测 量 仪 表 的 影 响 , 使 测 量 结 果 存 在 系 统 误 差 和 方 法 误 差 ; 电 势 差 计 法 测 内 电 阻 有 一 个 校 准 的 过 程 , 且 数 据 处 理 比 较 麻 烦 。 考 虑 到 示 波 器 能 够 用 来 做 电 压 指 示 器 , 由 于 示 波 器 的 内 阻 比 较 大 , 接 入 电 路 对 电 路 的 影 响 非 常 小 , 因 此 本 文 就 利 用 示 波 器 准 确 测 量 电 池 电 动 势 和 内 电 阻 -示 波 器 比 较 法 予 以 介 绍 。 1. 实 验 原 理将 示 波 器 与 标 准 电 池 和 待 测 电

3、 池 组 成 如 图 1所 示 电 路 , Es 为 标 准 电 池 , Ex 为 待 测 电 池 。图 1将 开 关 K 置 于 位 置 1, 此 时 标 准 干 电 池 的 电 动 势 值 为 Es (标 准 电 池 的 电 动 势 数 值 稳 定 精 确 , 在 室 温 20 时 为 1.01866V , 细 亮 线 跳 离 零 电 势 的 格 数 为 ds ; 将 开 关 K 置 于 位 置 2, 此 时 待 测 电 池 的 电 动 势 值 Ex , 细 亮 线 跳 离 零 电 势 的 格 数 为 dx , 则 有 :Es=ds ×Nv/div -(1Ex=dx ×

4、Nv/div -(2(1 、 (2 式 相 比 得 到Ex=dx ×Es/ds-(3从 (3 式可以看出 , 只要测出 dx 、 ds , 即可求出干电池的电动势 Ex 。 若 将 图 1改 成 图 2, R 为 一 电 阻 箱 。闭 合 开 关 K , 记 下 示 波 器 跳 离 零 电 势 的 格 数 dR ; 断 开 电 健 K , 记 下 此 时 示 波 器 跳 离 零 电 势 的 格 数 dx ,图 2借 助 全 电 路 的 欧 姆 定 律 , IR+Ir=Ex , 即 可 求 出-(4从 (4 可 以 看 出 只 要 测 出 dx , dR , 并 通 过 变 阻 箱 读

5、 出 R 的 值 就 可 以 求 出 电 池 的 内 电 阻 r 。2. 实 验 方 法2.1开 启 示 波 器 , 预 热 2分 钟 , 把 示 波 器 的 信 号 调 成 一 条 水 平 的 细 亮 线 , 通 过 调 节 Y 位 移 把 细 亮 线 (零 电 势 线 调 至 示 波 器 的 最 下 端 即 第 0大 格 (一 般 的 示 波 器 有 8大 格 40小 格 。2.2调 节 示 波 器 面 板 的 电 压 灵 敏 度 (为 便 增 加 测 量 的 精 确 度 , 在 调 节 电 压 灵 敏 度 时 尽 量 使 得 当 输 入 干 电 池 的 电 动 势 时 信 号 线 跳 到

6、 示 波 器 最 上 端 , 假 设 示 波 器 电 压 的 灵 敏 度 调 为 Nv/div , 把 开 关 K 拨 到 位 置 1, 记 下 细 亮 线 跳 离 零 势 线 的 格 数 ds , 开 关 K 拨 到 位 置 2, 记 下 细 亮 线 跳 离 零 势 线 的 格 数 dx 。2.3将 电 路 图 1改 成 电 路 图 2, 示 波 器 调 节 同 上 , 闭 合 开 关 K , 记 下 细 亮 线 跳 离 零 势 线 的 格 数 dR , 断 开 电 健 K , 记 下 细 亮 线 跳 离 零 势 线 的 格 数 dx 。2.4根 据 (3 、 (4 式 分 别 计 算 干

7、电 池 的 电 动 势 和 内 电 阻 。3. 讨 论3.1电 动 势 的 相 对 不 确 定 度 为 :干 电 池 内 电 阻 的 相 对 不 确 定 度 为 :可 以 看 出 , 示 波 器 比 较 法 没 有 方 法 误 差 , 而 伏 安 法 由 于 电 表 的 影 响 存 在 方 法 误 差 . 电 势 差 计 法 有 由 于 电 势 差 计 灵 敏 度 不 足 引 起 的 误 差 , 伏 安 法 的 相 对 误 差 项 较 多 。 由 于 只 要 测 出 示 波 器 跳 离 的 距 离 d , 因 此 电 压 灵 敏 度 的 误 差 可 以 忽 略 , 可 见 示 波 器 比 较

8、法 测 量 电 池 的 电 动 势 和 内 电 阻 的 相 对 误 差 较 小 , 精 密 度 高 。3.2为 了 提 高 测 量 的 准 确 性 , R 的 值 尽 可 能 取 得 小 一 些 , 相 对 于 干 电 池 的 内 电 阻 (一 般 很 小 来 说 , R 取 值 在 1100为 宜 , 否 则 dx , dR 的 差 值 太 小 , 测 量 的 准 确 性 欠 佳 。4. 结 论4.1示 波 器 比 较 法 测 电 动 势 和 内 电 阻 的 实 验 电 路 简 单 , 操 作 方 便 , 不 需 要 对 测 量 结 果 进 行 修 正 。4.2示 波 器 的 内 电 阻 特 别 大 , 并 联 接 入 对 电 路 的 影 响 极 小 , 测 量 时 把 电 压 测 量 变 为 距 离 测 量 , 无 须 知 道 每 一 小 格 代 表 的 电 压 数 , 同 时 没 有 外 接 仪 表 的 影 响 , 因 而 误 差 小 , 是 一 种 比 较 好 的 测 量 方 法 。参 考 文 献1冯 国 进 , 测 量 电 源 电 动 势 的 一 种 简 易 方 法 . 大 学 物 理 实 验 J 2003.16(42杨 述 武 . 普 通 物 理 实 验 (直 流 电 路 部 分 M .