直流电位差计测电动势

【实验目的】

1、掌握电位差计的工作原理和结构特点。

2、学习电位差计测量电池的电动势和内阻。

【实验仪器】

直流电位差计实验仪、滑线式十一线电位差计、导线　　　　　　　　　

【实验原理】

1、补偿原理

补偿原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势，其原理可用图1来说明。En为可调标准电源，中间串联一个检流计G

接成闭合回路。如果要测电源的电动势，可通过调节

电源En，电路没有电流，此时表明，这时电路处

于补偿状态。若已知补偿状态下En 的大小，就可确定，     

图1 补偿法

这种利用补偿原理测电位差    的方法叫补偿法。

2、电位差计原理

         图2 定标                    图3 测量未知电动势

根据补偿法测量电位差的实验装置称为电位差计，其测量原理可分别用图2和图3来说明。图2为电位差计定标原理图，其中ABCD为工作回路，由电源E、限流电阻R、均匀电阻丝AB串联成一闭合回路。电阻箱R用来调节回路工作电流I的大小，通过调节I可以调整每单位长度电阻丝上电位差的大小，M、N为电阻丝AB上的两个活动触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差补偿，它相当于补偿电路图1中的En，提供了一个可变电源。

本实验采用滑线式十一线电位差计，电阻是11m长均匀电阻丝。按图2连线，移动滑动头M、N，使M、N之间的电阻为，调节工作电路中的电阻R，使补偿回路达到平衡，即流过检流计G的电流为零，此时;按图3连线，调节M’、N’之间长度，使M’、N’点间的电位差等于待测电动势，此时流过检流计G的电流为零，达到补偿。设M’、N’点间电阻为，则                           

可以得：            

其中的值可以通过调节电位差计工作电流来实现，称之为电阻丝长度上的电压降。实验中先调整电位差计的工作电流就是定出电阻丝长度上的电压降，然后测出得到补偿时电阻丝M’N’的长度，也就测出了待测电动势的大小，这样电动势的测量就转化为长度的测量。

3、测量电池的内阻

如果电池的电动势为，合上开关后电路中有电流I通过，则电池两端的电压为U,则有

                                            图4 测电池的内阻  

  实验中可先测出被补偿时电阻丝长度，然后再测出U被补偿时候的电阻丝长度   ，则有

   根据上式可以求出电池内阻。

实验内容

1定标。

将MN间长度固定在5.0930m,断开K3,合上，倒向。调整R使检流计大致无偏转，合上K3反复调R，直到检流计无偏转。此时单位长度的电压降。

2测量两未知电动势。

将倒向，断开K3，调整MN间长度，使检流计大致指零，合上K3并

反复调MN之间距离，直到检流计再次指零，记下此时，则待测电池电动势。

  3测量其中一种电池的内阻

  说明：电位差计的接线参考教材