电位差计工作原理及使用方法

1、实验十二 电极制备和电池电动势测定工作原理工作原理电位差计是利用电位差计是利用补偿法补偿法测量直流电动势测量直流电动势(或电压或电压)的精密仪器，其工作原理如的精密仪器，其工作原理如下图所示。下图所示。工作电源工作电源E，限流电阻，限流电阻Rp，滑线电阻，滑线电阻RAB构成辅构成辅助回路，待测电源助回路，待测电源Ex(或标准电池或标准电池En)，检流计，检流计G 和和RAC构成补偿回路。按图中规定电源极性接入构成补偿回路。按图中规定电源极性接入E、Ex，双向开关，双向开关K打向打向2，调节，调节C点，使流过点，使流过G 中的电流为零中的电流为零(称达到平衡，若称达到平衡，若EEx或或E、Ex极

2、极性接反，则无法达到平衡性接反，则无法达到平衡)，则，则Ex=VAC =IRAC 即即Ex被电位差被电位差IRAC 所补偿。所补偿。I 为流过滑线电阻为流过滑线电阻RAB 的电流，称辅助回路的工作电流。若已知的电流，称辅助回路的工作电流。若已知I 和和RAC，就可求出，就可求出Ex。实际的电位差计，滑线电。实际的电位差计，滑线电阻由一系列标准电阻串联而成，工作电流总是阻由一系列标准电阻串联而成，工作电流总是标定为一固定数值标定为一固定数值I0，使电位差计总是在统一的，使电位差计总是在统一的I0下达到平衡，从而将待测电动势的数值直接标下达到平衡，从而将待测电动势的数值直接标度在各段电阻上度在各段

3、电阻上(即标在仪器面板上即标在仪器面板上)，直接读取，直接读取电压值，这称为电位差计的校准。电压值，这称为电位差计的校准。工作原理工作原理校准和测量可以采用同一电路，校准和测量可以采用同一电路，将双向开关将双向开关K打向打向1，调节，调节C 到对到对应于标准电池应于标准电池En数值的位置数值的位置D处，处，再调节再调节Rp使检流计指零，这时工使检流计指零，这时工作电流准确达到标定值作电流准确达到标定值I0，I0 = En/RAD。校准后就可进行测量，。校准后就可进行测量，开关开关K打向打向2，注意不可再调，注意不可再调Rp，只需移动只需移动C，找到平衡位置，就，找到平衡位置，就可以从仪器面板上

4、读出待测电压可以从仪器面板上读出待测电压值。值。对消法测电动势的优点对消法测电动势的优点 1被测电池和标准电池中无电流通过，因而其电动势被测电池和标准电池中无电流通过，因而其电动势不会发生改变。不会发生改变。2由于所制备的标准电池由于所制备的标准电池En、标准电池补偿电阻、标准电池补偿电阻Rn和被测电池补偿电阻和被测电池补偿电阻Rc均具有较高精度，因而测量结均具有较高精度，因而测量结果较为准确。果较为准确。3不需测出线路中所流过电流不需测出线路中所流过电流I的数值。的数值。对消法测电动势的实验装置UJ25型电位计面板图1-电计按钮；电计按钮；2-转换开关；转换开关；3-测量十进盘；测量十进盘；

5、4-工作电流调节；工作电流调节；5-温度补偿温度补偿电计-+-+-+标准未知1未知2-2.9-3.3V1.95-2.0V屏工作电池AB粗中细微粗细短路12345SDC-A数字电位差综合测试仪数字电位差综合测试仪 面板结构面板结构相 当于 滑线 电阻R相 当于 可变 电阻rSDC-A数字电位差综合测试仪数字电位差综合测试仪 实物图实物图SDC-A数字电位差综合测试仪数字电位差综合测试仪 使用方法使用方法(1) 检验检验1）用测试线将被测电源按）用测试线将被测电源按“+” “-”极性与测试插孔连接；极性与测试插孔连接；2）将）将“测量选择测量选择”旋钮置于旋钮置于“内标内标”位置；位置；3）将）将

6、“100V” 旋钮置于旋钮置于“1”，补偿旋钮逆时针旋到底，其它旋钮均，补偿旋钮逆时针旋到底，其它旋钮均为为“0”，此时电位指示显示，此时电位指示显示“1.0000V”；4）待）待“检零指示检零指示”显示数值稳定后，调节调零旋钮，使显示数值稳定后，调节调零旋钮，使“检零指示检零指示”显示为显示为“0.0000”(2) 测量测量1）将）将“测量选择测量选择”旋钮置于旋钮置于“测量测量”位置；位置；2）调节）调节“100-10-5”五个旋钮，使检零指示显示数值为负且绝对值最五个旋钮，使检零指示显示数值为负且绝对值最小；小；3）调节）调节“补偿补偿”旋钮使检零指示显示为旋钮使检零指示显示为“0.00

7、00”，此时电位显示值，此时电位显示值即为被测电池的电动势。即为被测电池的电动势。测量电池vZn(s)|ZnSO4(0.1000mol kg-1)|CuSO4(0.1000mol kg-1)|Cu(s) vZn(s)|ZnSO4(0.1000mol kg-1)|甘汞电极甘汞电极 v甘汞电极甘汞电极|CuSO4(0.1000mol kg-1)|Cu(s)电极制备vCu电极制备：电极制备：Cu电极用细砂纸磨光在电极用细砂纸磨光在HNO3(6 mol dm-3)浸洗自来水冲洗蒸馏水浸洗自来水冲洗蒸馏水淋洗接电池负极电镀淋洗接电池负极电镀(i=2025mA cm-2，2030min)蒸馏水淋洗用滤纸吸

8、干。蒸馏水淋洗用滤纸吸干。vZn电极制备：电极制备：H2SO4浸洗自来水冲洗蒸馏浸洗自来水冲洗蒸馏水淋洗浸入水淋洗浸入Hg中中(3秒秒) 蒸馏水淋洗用滤蒸馏水淋洗用滤纸吸干。纸吸干。(注意：汞有毒！，滤纸放入指定注意：汞有毒！，滤纸放入指定的广口瓶中的广口瓶中) 实验数据记录实验数据记录室温：室温： ；大气压：；大气压： v1、 记录上列三组电池的电动势测定值记录上列三组电池的电动势测定值v2、计算时遇到电极电位公式、计算时遇到电极电位公式(式中式中t为为)如下如下: (饱和甘汞饱和甘汞)/V = 0.24380 - 6.5 10-4(t/ - 25)v3、.计算时有关电解质的离子平均活度系数计算时有关电解质的离子平均活度系数 (25)如下：如下： 0.1000 mol kg-1 CuSO4 (Cu2+) = = 0.16 0.1000 mol kg-1 ZnSO4 (Zn2+) = = 0.15 实验数据记录实验数据记录v4、由测得的三个原电池的电动势进行以下计算、由测得的三个原电池的电动势进行以下计算: (1)由原电池由原电池B获得获得 和和 (2)由原电池由原电池C获得获得