14用电位差计测量未知电动势

电位差计测量未知电动势Introduction电位差计测量未知电动势★实验目的★实验原理★实验背景★实验仪器★实验内容（线下实验和仿真实验）★应用及注意事项电位差计测量未知电动势一、实验目的1．学习“补偿法”在实验测量中的应用；2．掌握电位差计的工作原理及其进行测量的基本方法；3．学习对实验电路参数的估算及校准的方法。电位差计测量未知电动势一、实验仪器⭐实验仪器介绍

实验仪器主要有：十一线板式电位差计、检流计、标准电动势、待测电动势、稳压电源、单刀双掷开关、保护电路组。电位差计测量未知电动势一、实验背景1.电位差计电位差计是通过与标准电动势（一般为饱和型或不饱和型标准电池）的电压进行比较来测定未知电动势的仪器。电位差计被广泛地应用在计量和其它精密测量中。

答：电压表。问题1：测量（电势差）电压最直接的仪器是什么？电位差计测量未知电动势一、实验背景2.电动势与（电势差）电压的区别（1）描述的对象不同。

电动势是电源具有的，是描述电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量。电压是反映电场力做功本领的物理量。（2）物理意义不同。

电动势在数值上等于将单位电量正电荷从电源负极移到正极的过程中，其他形式的能量转化成的电能的多少。而电压在数值上等于移动单位电量正电荷时电场力作的功，就是将电能转化成的其他形式能量的多少。它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的。电位差计测量未知电动势一、实验背景2.电动势与（电势差）电压的区别（3）在电路中的因果关系不同。

如果电路中没有电源，即使有电压，电流形成也很短暂，最后电压也不会维持。没有电源(电动势)，电流就如无源之水，电压也不会稳定。因此电路中各部分电压的产生和维持都是以电动势的存在为先决条件的。（4）在给定电路中变与不变不同。

对于一个给定的电源，一经制好，电动势就固定不变，与外电路是否接通无关，也与外电路的组成情况无关。而电路中的电压却要因外电路电阻的改变而改变。电位差计测量未知电动势一、实验背景3.电位差计分类

电位差计的种类很多，常见的有板式和箱式电位差计。（1）板式电位差计

具有结构简单、直观,便于分析讨论等优点，但它的电阻丝不可能完全均匀，长度也不十分准确，存在一定的测量误差。（2）箱式电位差计电位差计测量未知电动势一、实验背景3.电位差计分类

（3）两种电位差计的相同点与不同点

相同点：两种电位差计的构想原理都是电路补偿原理。在测量过程中，都不需要测出线路中电流的大小。当完全补偿时，测量回路与被测量回路间无电流流过，无须从被测电路中取用电流；测量的准确度都是依赖于标准电池E、补偿电阻R和Rx以及工作电流的稳定性。

由于两种电位差计在制作上有所不同，因此，使用所达到的准确度和应用范围也有所不同。

不同点：箱式电位差计中电阻均采用锰铜合金线，以双线无感绕制，并经人工老化和精确调整，阻值稳定，而板式电位差计的电阻则是用镍铬合金制作；箱式电位差计可以测量直流电压(或电动势)，对各种直流毫伏表及电子电位差计进行刻度校正。板式电位差计可用于粗测电源电动势，结构直观，易于了解原理构件（本实验采用板式电位差计）电位差计测量未知电动势三、实验原理1.补偿原理：由于电路设计中采用补偿法原理，使被测电路在实际测量时通过的电流强度为零，从而可以达到非常高的测量准确度。补偿原理图：

电位差计测量未知电动势三、实验原理

问题2：如何描述欧姆定律？

答：在同一电路中，导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，这就是欧姆定律。欧姆定律的公式：I=U/R

电位差计测量未知电动势三、实验原理2.电位差计的原理电位差计平面原理图：电位差计测量未知电动势三、实验原理3.补偿公式I0=En/Rn(1)Ex=I0Rx(2)Ex=Rx/Rn

·En(3)E’=Ex-Ir=IR’(4)r=Ex/E’·R’-R’(5)结合（1）-（5）得到：En/Rn=Ex/Rx

即

En/Ln=Ex/Lx上式可得Ex=Lx·En/LnNote:①

取En=1.0186v

②Lx、Ln可根据测量直接读数电位差计测量未知电动势五、实验内容（线下实验和仿真实验）（1）按原理图连接电路；（2）按照实验报告书要求进行待测量测量；（3）按公式计算待测电动势。（4）数据处理（5）误差分析电位差计测量未知电动势六、应用及注意事项（1）电位差计主要应用于电压表等电学仪器的校准。（2）使用电位差计一般要先接通工作回路，然后再接通补偿回路，断开时按相反循序进行操作。（3）内置标准电势源一般不怕短路，如果不小心造成短路，一旦短路故障排除，电路即恢复正常。（4）待测电动势不宜输出大电流，如需要测量内阻时，并联电阻取值不宜太小，R一般可预置,左右调节电阻箱时，要特别注意防止短路。（5）电源保险丝烧断，可用同规格的保险丝更换，不可随意用大电流的保险丝代替，以免故障扩大。电位差计测量未知电动势⭐误差分析（1）电阻丝粗细不均匀或电阻率不均匀导致电阻丝长度有误差。（2）检流计的指针或者数显没有完全