电位差法测电动势
电位差计测电动势
电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。线式电位差计是一种教学型板式电位差计，通过它的解剖式结构，可以更好地学习和掌握电位差计的基本工作原理和操作方法。
【实验目的】
1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计；
2. 理解电位差计的工作原理－－补偿原理；
3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法；
4. 熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验仪器】
?? 板式电位差计、检流计、滑线变阻器、电阻箱、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀开关、单刀（双刀）双掷开关
图1电位差计实物图
【实验原理】
电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I 通过电源的内部。由于电源有内阻0r ，在电源内部不可避免地存在电位降0Ir ，
因而电压表的指示值只是电源的端电压（
0Ir E U -=）的大小，它小于电动势。显然，为
了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I 为零。此时，电源的端电压U 才等于其电动势E 。怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢？ 1. 补偿原理
?? 如图2所示，把电动势分别为
s E 、x E 和检流计G 联成闭合回路。当s E 方向如图所示，检流计指针偏向一边。当s E >x E 时，电流方向与图示方向相反，检流计指 针偏向另一边。只有当 x E E s =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x E E s =。 图2 补偿电路 2. 电位差计的工作原理 如图3所示，AB 为一根粗细均匀的电阻丝，它与滑线变阻器p R 及工作电源E 、电源开 关1K 组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流 0I ；由待测电源x E 、检流计G 、 电阻丝CD 构成的回路D K CG E 2x 称为测量回路;由标准电源s E 、检流计G 、电阻丝CD 构 成的回路D K CG E 2s 称为定标（或校准）回路。滑线变阻器p R 用来调节工作电流0I 的大 小，电流 0I 的变化可以改变电阻丝AB 单位长度上电位差0U 的大小。C 、D 为AB 上的两个活 动接触点，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（或电动势补偿）。 图3 电位差计原理图 当电键1K 接通，2K 既不x E 接通、又不与s E 接通时，流过AB 的电流0I 和CD 两端的 电压分别为 r R R E I AB p ++= 0 （1） CD D C CD R r R R E U U U AB p ++= -= （2） 式中r 为电源E 的内阻。当电键2K 倒向 1时，则AB 两点间接有标准电源s E 和检流计G 。 若 CD U >s E 时，标准电池充电，检流计的指针发生偏转；若CD U 流计的指针反向偏转；若 CD U ＝s E 时，检流计的指针指零，标准电池无电流流过，则CD U 就是标准电池的电动势，此时称电位差计达到了平衡。令C 、D 间长度为 s l ，因为电阻丝各 处粗细均匀、电阻率都相等，则电阻丝单位长度上的电压降为s s l E 。 1) 电位差计的定标 我们把调整工作电流 0I 使单位长度电阻丝上电位差为0U 的过程称为电位差计定标。为 了能相当精确地测量出未知的电动势或电压，一般采用标准电池定标法。 图3中电键2K 倒向 1时接通D K CG E 2s 回路，称之为定标（或校准）回路。实验室 常用的标准电池的电动势为s E ＝1.0186V, 0U 可先选定，例如，若选定每单位长度（m ） 电阻丝上的电位差为 V 2000.0U 0=，则应使C 、D 两点之间的电阻丝长度为 ()m U l s 0930.52000.00186.1E 0s === （3） 然后调节滑线变阻器 p R ，用以调整工作电流 0I ，使C 、D 上的电位差CD U 和s E 相互补偿， 使电位差计达到平衡。经过这样调节后，每单位长度电阻丝上的电位差就确定为0.2000V ，即 0U ＝0.2000V 。 此时电位差计的定标工作就算完成。经过定标的电位差计可以用来测量不 超过AB U 的电动势（或电压）。 2）测量 在保证工作电流0I 不变的条件下， 将2K 拨向2，则CD 两点间的s E 换接了待测电源x E ， 由于一般情况下 x s E E ≠，因此检流计的指针将左偏或右偏，电位差计失去了平衡。此时如 果合理移动C 和D 点的位置以改变 CD U ，当CD U ＝x E 时，电位差计又重新达到平衡，使检 流计G 的指针再次指零。令C 、D 两点之间的距离为 x l ，则待测电池的电动势为 x s s x l l E E ???? ??= （4） 而电位差计定标后每单位长度上电位差为 0U ＝ s s l E ，（0U 可在实验前先选定）， 则有 x x l U E 0= 所以，调节电位差计平衡后，只要准确量取x l 值就很容易得到待测电源的电动势。这就是 用补偿法测电源电动势的原理。 【实验仪器介绍】 板式电位差计如图4所示，AB 为粗细均匀的电阻线，全长为11m ，往复绕在木板0，1，2，…，10的11个接线插孔上，每两个插孔间电阻线长1m ，剩余的1m 电阻线OB 下面固定一根标有毫米刻度的米尺。利用插头C 选插在0～10号插孔中任意一个位置，接头D 在OB 上滑动，接头C ，D 间电阻线长度在0～11m 范围内连续可调。例如：要取接头C ，D 间电阻线长度为5.0930m ，可将C 插在插孔“5”中，滑键D 的触头按在米尺0.0930m 处。这时接头C ，D 之间的电阻线长即为所求。 图4 板式电位差计原理图 【实验内容与步骤】 （1）测量前的准备。 观察、熟悉仪器装置后，按图3连接好电路，各开关1K 、2K 处于断开位置。工作电源E 用直流稳压电源，h R 为保护电阻，用以保护标准电池和检流计，p R 为滑线变阻器， S E 为标准电源，x E 为待测电源，G 为检流计。注意工作电源E 的正负极应与标准电池S E 和待 测电池x E 的正负极相对应，不能接错。保护电阻h R 、滑线变阻器p R 均置于阻值最大的位 置。 （2）给电位差计定标。 选定电阻丝单位长度上的压降0U 值，计算出s l 。将2K 倒向“1”，“C ”插入适当的插孔，调节“D ”，使CD 间电阻丝长度等于s l 。然后接通1K ,改变滑线变阻器 p R 使工作电流0 I 慢慢增大，同时断续按下滑动触头“D ”，直到G 的指针不偏转。然后将h R 滑动端移动到阻值为零位置，再次细调 p R ，并断续按下触头“D ”，使G 的指针不偏转，此时电阻丝每单位 长度上的电位差为0U ，电位差计定标完毕。这时，断开1K ，将保护电阻h R 的滑动端恢复到阻值最大位置。 （3）测量电源电动势。 粗调：2K 倒向“2”，估算 x l 大约应取的长度，将“C ”插入适当的插孔。 细调：接通1K ，移动滑动键并断续按下滑动触头，到G 的指针基本不偏转为止。 该步骤采用先找到G 的指针向相反方向偏转的两个状态，然后用逐渐逼近的方法可以 迅速找到平衡点。 微调：使保护电阻h R 的取值为零，微调触点D 的位置，调至完全平衡，记录x l 的长度。 （4）计算 x E 的值，公式如下： x x l U E 0= （5）重复步骤（2）（3）进行5次测量，测量数据计入表格。测量定标时可将0U 改为其它 值。 【注意事项】 1．检流计不能通过较大电流，因此，在C 、D 接入时，电键D 按下的时间应尽量短。 2．接线时，所有电池的正、负极不能接错，否则补偿回路不可能调到补偿状态。 3．标准电池应防止震动、倾斜等，通过的电流不允许大于５A μ，严禁用电压表直接测量它的端电压，实验时接通时间不宜过长；更不能短路。 【数据记录及处理】 1．记下实验所用标准电池的电动势S E 和定标后的0U ： S E ＝ 0U ＝ 2．记录表格 3．分析指出用板式电位差计测未知电动势的系统误差所在。 【思考题】 1. 电位差计是利用什么原理制成的？ 2. 实验中，若发现检流计总是偏向一边，无法调平衡，试分析可能的原因有哪些？ 3. 如果任你选择一个阻值已知的标准电阻，能否用电位差计测量一个未知电阻？试写出测量原理，绘出测量电路图。 【附录】 标准电池的特点是其电动势稳定性非常好，一级标准电池在一年时间内电动势的变化不超过几微伏．因此常用来作为电压测量的比较标准．最常用的是Weston 标准电池，正极为汞，上面放置硫酸铜和硫酸汞糊剂，负极为镉汞剂．上面放置硫酸镉晶体，最后在“H ”型玻璃管内注入硫酸镉溶液，就构成了标准电池．它的电动势随温度变化也是很小的，在20o C 时，它的标准电动势为1.0186V。 标准电池只能用作电动势测量的比较标准，绝不能作电能能源使用，故只能和电位差计配合使用，并且在使用时严格遵守下列三项要求： （1）绝对不能倒置，不能振动。 （2）电池在使用中的电流绝对不应大于微安数量级。． （3）绝对不允许用伏特计或万用电表测量其电动势。 大学物理实验报告纸 姓名 指导教师 学号 同组人 专业班级 实验日期 实验名称 [实验目的］ ［实验原理 ] 1 1. 学习用补偿法测量电动势的基本原理。 2. 了解电位差计的基本结构、工作原理，并学会其使用方法。 1.电位差计测量电池电动势原理 用电位差计测量电池电动势的原理是补偿法。如图3.10-1所示,移动滑线变阻器AB 的滑动端C 的位置,可以找到一处使检流计G 中的电流为零。 此时,C 、B 两点间的电压U CB =E x 与未知电动势E x 互相补偿。若滑线变阻器上的电压分布事先加以标定,则可求出E x ,这种测量电动势的方法称为补偿法。 要精确测出E x ,必须要求分压器(滑线变阻器) 上的电压标度稳定而且准确。 为此,实际用的 电位差计会在电源回路中接人一个可变电阻R,如图3.10-2所示,称为工作电流1调节电阻。E 和R 串联后给分压器AB(标准电阻R AB )供电,调节R,使加到分压器AB 两端的电压保持不变,从而保证分压器AB 上的电压标度不变。 为保证分压器AB 上的电压标度不变,通常将一已知电动势为E s 的标准电池接在待测电池位置,如图3.10-2所示,然后将分压器调到标度等于E s 的C 、D 位置,此时若检流计G 中没有电流,则说明电压U CD 与E s 能互相补偿,分压器上的电压标度值未变;若G 中有电流,则说明标度值变了, 此时,调节R 使G 中电流为零。经这样的校准后,电位差计就能按标度值进行测量了。这个过程称为电位差计的标准化,亦即校准工作电流。 实际上,电位差计可以看成由三个回路组成,如图3.10-2所示:一是工作电流回路,E、R、R AB组成,在校准工作电流和测量过程中都是通路;二是校准回路,由E S、R CD、G和S组成,将开关S倒向E x就形成此回路,在测量过程中此回路不通;三是测量回路,田R CD、G和S组成,将S倒向E x时形成,在校淮工作电流时此回路断开。校准回路和测量回路也称为补偿回路。 2 第 3 节、测量电源的电动势和内阻 一、选择题： 1、在《测定电源电动势和内阻》的实验中，为使实验效果明显且不易损坏仪器，应选择下列哪种电源为好（） A、内阻较大的普通干电池 B、内阻较小的普通蓄电池 C、小型交流发电机 D、小型直流发电机 2、图所示为《测定电源电动势和内阻》的电路图，下列说法中正确的是（） A、该电路图有错误，缺少一只与电流表相串联的保护电阻 B、用一节干电池做电源，稍旧电池比全新电池效果好 C、几节相串联的干电池比单独一节干电池做电源效果好 D、实验中滑动变阻器不能短路 3、为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导体以外，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的：（） A、一个电流表和一个电阻箱 B、一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器 C、一个电压表和一个电阻箱 D、一个电流表和一个滑动变阻器 4、在《测定电源电动势和内阻》的实验中，进行数据处理时的作图，正确做法是（） A、横坐标I 的起点一定要是零 B、纵坐标U 的起点一定要是零 C、使表示实验数据的点尽可能地集中在一边 D使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸 5、用电压表、电流表测定a、b 两节干电池的电动势E a、E b和内电阻 r a、 r b时，画出的图线 如图所示，则由此图线可知（） A、 E a＞ E b、 r a＞ r b B、E a＞ E b、 r a＜ r b C、 E a＜ E b、 r a＞ r b D、E a＜ E b、 r a＜ r b 6、如图所示为两个电池的路端电压U 随电流 I 变化的图线，已知图线a∥ b，则两个电池的电 动势 E a、 E b和内电阻r a、 r b的关系是（） A、 E a=E b、 r a=r b B、 E a＞ E b、r a=r b C、 E a＞ E b、 r a＞r b D、 E a=E b、 r a＞r b 7、如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U— I 图线，关于此图线，下列的说法中正确的是：（） A、纵轴的截距表示电源的电动势，即E＝ 3.0V 实验三、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。E n 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x E 的电动势，可通过调节 电源E n ，电路没有电流，此时表明x n E E =，这时电路处 于补偿状态。若已知补偿状态下E n 的大小，就可确定x E ， 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AB R 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s R ，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s s E IR =;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x E ，此时流过检流计G 的电流为零， 达 图1 补偿法 用补偿法测电池电动势 一.实验简介 在测量电动势时，如果用电压表直接测量的话，由于电压表也有一定的电流通过，测出的值是电池的路端电压，而不是电源的电动势，所以要想消除电源的内阻 影响，测出电源的电动势就要用一个电压与电源相互抵消，这就是补偿法。这样， 当电源两端电压为零时，补偿电压就是电源的电动势。用补偿法测电池电动势就是 为了消除电池内阻对所测电池电动势的影响。 二.实验原理 任何一种电池当外电路有电流通过时，由于电池有内阻，因而在电池内部产 生电位降落，所以电池两端电压总是小于电池的电动势。电池的电动势。端电压和 内阻的关系为 E = (U A? U B) + I r i(1) 从上式可看出，若电路中电流I逐渐变小，电源的端电压U A-U B数值逐渐接近 电动势E，如能使电流I趋于零，则电池的电动势E就无限接近电池的端电压数值， 即E=U A-U B。 这就是本实验测量电池电动势的指导思想。也就是说，在测量时不使待测电 池中有电流通过。这样就可避免电池内的电势降落，从而以电池的端电压的数值 来表示电池的电动势。 如何才能使待测电池中没有电流流过呢？最常见的方法，是补偿法。图1是 补偿法原理图。Eo为可调电源，Ex为待测电源。两电源正极对正极，负极对负极，调节电源Eo，使检流计指零，有Ex=Eo，这时就称电路处于补偿状态。在补 偿状态下若Eo已知，则Ex就可以求出。这种利用补偿原理测电动势的方法就称 为补偿法。 图1 补偿法原理图 图2是测未知电动势的原理图。电源E和精密电阻R ab串联成一闭合回路，称 为辅助回路，当有一恒定的标准电流Io流过电阻R ab时、改变R ab上两滑动头c、d 的位置，就能改变c、d间的电位差U cd的大小，U cd正比于电阻R ab中c、d之间那 部分的电阻值。由于测量时应保证Io恒定不变，所以在实际的电位差计中都根据 测量电源的电动势和内电阻 电源电动势和内阻测量的基本方法有三种 实验数据处理方法有两种（至少测六组数据计算取平均值，和绘制图像） 方法一、如图1所示： （1）原理：E=U+Ir （2）数据处理： （一）计算 （1）任取两组数据，由E 测=U 1+I 1r 测 E 测=U 2+I 2r 测 解得：E 测= 1 22 112I I U I U I -- r 测= 1 22 1I I U U -- 最后取三组计算结果的平均值为测量结果。 （2）误差分析：E=U 1+（I 1+ V R U 1 ）r E=U 2+（I 2+ V R U 2 ）r 式中E 、r 为电源电动势和内阻的真实值。 解得：E= V R U U I I U I U I 2 1122 112)(-- -->E 测 r= V R U U I I U U 2 1122 1)(-- -->r 测 即：电动势和内阻的测量值均偏小。 （二）做图像：描点法做图： （1）由U=E-Ir 可知，测出几组U 、I 值，作出如图2所示的U —I 图象，图线在U 轴上的截距为E 。图线的斜率的绝对值为电阻r= 2 12 1I I U U --。 （2）误差分析：如图3所示 如图1，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir 中的I 是通过电源的电流，而图1电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。设通过电源电流为I 真，电流表读数为I 测，电压表 内阻为R v ，电压表读数为U ，电压表分流为I v ，由电路结构，I I I I U R v v v 真测，而=+=，U 越大，I v 越大，U 趋于零时，I v 也趋于零。 它们的关系可用图3表示，由测量数据画出的U-I 图角为图象AB 。根据修正值，图线上每点电压对应电流的真实值大于测量值，作出修正之后的U-I 图线CB 。 1图2 图3 用电位差计测电动势实验报告 篇一：十一线电位差计测电动势(实验报告) 大学物理实验报告 实验名称电位差计测量电动势实验日期实验人员 【实验目的】 1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2. 理解电位差计的工作原理——补偿原理； 3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法； 4. 熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验仪器】 11线板式电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、保护电路组 【实验原理】 电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。由于电源有内阻r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0）的大小，它小于电动势。显然，为了等于其电动势E。 1. 补偿原理 ?? 如图1所示，把电动势分别为ES 、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。 能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。此时，电源的端电压U才 图1 补偿电路 2. 十一线电位差计的工作原理 如图2所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工 作回路，由它提供稳定的工作电流I0；由待测电源EX、检流计G、电阻丝CD构成的回 路称为测量回路;由标准电源ES、检流计G、电阻丝CD 构成的回路称为定标（或校准） 回路。调节总电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差U0的大小。C、D 为AB上的两个活动接触点，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（或电动势补偿）。 —第 1 页共 3 页— 图2 电位差计原理图 1) 预设 当直流电源接通，K2既不与ES接通、又不与EX接通时， 用补偿法测量电流电压 和电阻 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 实验3-3 用补偿法测量电压、电流和电阻 电位差计是精密测量中应用最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。 【实验目的】 1.掌握补偿法原理，了解其优缺点。 2.掌握UJ-31型直流电位差计的原理、构造及使用方法。 3.学会用UJ-31型电位差计来校准微安表及测量其内阻。 【仪器用具】 滑线式电位差计一套、UJ-31型直流电位差计一台、检流计一台、标准电池、工作电源、待测电池、微安表头、直流电阻箱。 【实验原理】 电压的测量一般用伏特表来完成。由于电压表并联在测量电路中，电压表有分流作用，会对原电路两端的电压产生影响，测量到的电压并不是原电路的电压。用电压表测量电源电动势时，由于电压表的引入，电源内部将有电流，而电源一般有内阻，内阻将有电压降，从而电压表读数是电源的端电压，它小于电源的电动势。由此可知，要测量电动势，必须让它无电流输出。 补偿法是电磁测量中一种常用的精密测量方法，它可以精确地测量电动势、电位差和低电阻，是学生会必须掌握的方法之一。 滑线式电位差计、UJ-31型电位差计或学生型电位差计UJ-36等都是根据补偿法原理而设计的仪器。补偿的电路原理图如图3-3-1所示。 R和R组成的回路称 由Ea、K、 限 工作回路；由Es或Ex与检流计G组 成测量支路，与R 仪器组成测量回路。在Ea>Es, Ea>Ex 时，选择适当的限R ，调节R 的滑点，可使检流计G 中无电流流过。此时有S AC E V =。在限R 不变的情况下，降Es 换成Ex ，再调节R ，若调节到C `位置使检流计无电流流过，则x AC E V =。因此，有 即：S AC AC x E R R E ' = (3-3-1) 测量支路中无电流流过，那么Es 或Ex 就是它们的电动势，由此可知电压补偿法测量电动势或电位差时比一般电表法更为准确。由图3-3-1可知，用补偿法测电动势时，需一个标准电池（标准电动势）作为标准比较。标准电池的电动势比较稳定，精度比较高。图中限R 起调节工作电流的作用，工作电流越大，分压电阻R 上单位电阻上的电压降越大；工作电流越小，分压电阻上单位电阻上的电压降越小，表示测量精度越高。检流计G 灵敏度越高，测量精度越高。 下面介绍两种常用的电位差计的基本原理。 一、线式电位差计基本原理 如图3-3-2所示，按通K 1后，有电流I 通过电阻丝AB ，并在电阻丝上产生电压降R I 。如果再接通K 2，可能出现三种情况： 1. 当x CD E V >时，G 中有自右向左流动的电流（指针偏向右侧）。 2. 当x CD E V <时，G 中有自左向右流动的电流（指针偏向左侧）。 3. 当x CD E V =时，G 中无电流，指针不偏转。将这种情形称为电位差计处于补偿状态，或者说待测电路得到了补偿。 在补偿状态时，x CD E IR =。设每单位长度电阻丝的电阻为0r ，CD 段电阻丝的长度为x L ，于是 x x L Ir E 0= (3-3-2) 将保持可变电阻n R 及稳压电源E 输出电压不变，即保持工作电流I 不变，再用一个电动势为s E 的标准电池替换图中的x E ，适当地将C D 、的位置调至''C D 、，同样可使检流计G 的指针不偏转，达到补偿状态。设这时''C D 段电阻丝的长度为s L ，则 电位差实验报告 篇一：大学物理实验报告----电位差计的使用 大学物理实验报告——电位差计的使用 篇二：电位差计校准电表实验报告(完整版) 电位差计校准电流表 1 2 3 4 5 篇三：物理实验报告9_电位差计 实验名称：电位差计 实验目的： a．了解电位差计改装的原理，掌握一般使用的方法 b．学习使用电位差计校准电流表 实验仪器： UJ33a型电位差计等。 实验原理和方法： 一、“UJ33a型电位差计”使用方法 倍率开关K1平时处于“断”位置，使用时旋转到所需位置（本实验 为“?1”位置），开关K3旋转至“测量”位置。接通电源后，旋动“调零”旋钮使检流计指零；将K2键扳向“标准”，旋动“工作电流调节”旋钮，使检流计指针指零，这时工作电流达到额定值10.0000ma，仪器准备就绪。 测量时，将调节补偿电压的三个盘或旋钮调到与待测电压差不多大小后，将K2键扳向“未知” 位置，调节读数盘（一般调最右边的大盘即可），使检流计指针返零，松开K2键，即可读数。测量完毕，K1扳回“断”位置。二、电位差计工作原理和测量线路电位差计采用比较法（补偿法）测量电压，测量时无须从待测电路取出电流，不会干扰待测电路的工作状态，因而可以进行精密的测量。由于在结构上采用了高精度的电阻元件、标准电池和灵敏的检流计，因而测量结果具有很高的精度。使用时将K2键扳向“标准”，使标准电阻两端的电压()与标准电池电动势比较，调节“工作电流调节”旋钮使检流计指零，则工作电流为10.000ma，再将待测电压与某一段电阻上的电压进行比较，从而确定待测电压。 三、校准微安表按照线路图连接好电路，并将标准电阻两旁的导线接到电位差计的“未知”接线柱，就可进行微安表校准。所谓“校准”就是在每个电表电流读数下，测定电阻两端的准确电压，从而算出准确电流，再与电表读数电流进行比较。所谓“上行”是指电流表读数由小到大逐点测定相应的电压值（读至小数点后3位）；“下行”则由大到小逐点进行测定。校准电流数据填入到数据记录表中。注意：1.校准电表前必须先进行检流计调零，并校准工作电流；2.校准时要随 测电源的电动势及内阻 一、伏安法（U -I 法） 这是课本上提供的常规方法，基本原理是利用全电路欧姆定律，即U =E -Ir ，测出路端电压及电路中的总电流，用解方程组的办法求出电动势和内阻．原理图如图1所示，实验基本器材为电压表和电流表．改变不同的R 值，即可测出两组不同的U 和I 的数据，有 E =U 1+I 1r ①，E =U 2+I 2r ② 由①②式得： E = 2 11 221I I U I U I --，r =211 2I I U U --． 多测几组U 、I 数据，分别求出每组测量数据对应的E ，r 值，最后求出平均值．还可以用图象确定电池的电动势和内电阻．由U =E -Ir 知，对于确定的电池，E ，r 为定值，U 是I 的一次函数，U 与I 的对应关系图象是一条直线．其图象持点有： ①当I =0时，U =E ，这就是说，当外电路断路时，路端电压等于电源电动势．所以反映在U -I 图线上是图线在纵轴U 上的截距(等于电源的电动势E )．如图2． ②当R =0时，U =0，这时I =I 短=r E ．即是，当电源短路时，路端电压为零．这时电路中的电流并不是无穷大，而是等于短路电 路I 短 ．反映在U -I 图线上是图线在横轴I 上的截距(等于I 短 )，如图2所示．根据I 短 =r E ，可知r =短I E ．这 样，从图中求出E 和I 短，就能计算出r ． 对于r =短I E ，对比图线可以看出，短I E 实际上就是U -I 图线斜率的大小(斜率取绝对值)．所以求电源内阻r 变成了求图线斜率的大小． 由于实际实验中数据采集范围的限制以及作图的规范，使得这个实验的U -I 图线的纵轴起点一般并不是零，因为若不这样取法 将会使全图的下半部变为空白，图线只集中在图的上面的31 部分，它既不符合作图要求，又难找出图线与横轴的关系．一般说 来纵轴的起点要视电压的实验值(最小值)而定，但图线与横轴的交点不再是短路电流了．常在这里设考点，值得引起注意． 这样一来就不能从图线上得到短路电流I 短．在这种情况下一般是从图线上任取两点A 、B ，利用A 、B 两点的数值求得图线的斜率以获得电源电阻r 的值．如图3所示．r 的数值应是 r = A B B A I I U U -- 当然，也可以是 r =0 0I U E - 其中U 0是纵轴的起点值，I 0是此时横轴的截距．注意，这里的I 0并不是短路电流I 短． 如图8所示，这是由于电压表的分流I V ，使电流表示值I 小于电池的输出电流I 真，I 真=I +I V ，而I V =V R U ，显见U 越大I V 越大， 只有短路时U =0才有I 真=I =I 短，即B 点，它们的关系可用图9表示，实测的图线为AB ，经过I V 修正后的图线为A ′B ，即实测的r 和E 都小于真实值．实验室中J0408型电压表0~3V 挡内阻为3k ，实验中变阻器R 的取值一般不超过30，所以电压表的 分流影响不大，利用欧姆定律可导出r =V 1R r r 真 真+，=V 1R r E 真 真+，可知r 用补偿法测电池的电动势 一、实验内容 1.根据补偿法原理正确连接实验线路； 2.用补偿法测电池的电动势。 二、实验原理 任何一种电池当外电路有电流通过时，由于电池有内阻，因而在电池内部产生电位降落，所以电池两端电压总是小于电池的电动势。电池的电动势。端电压和内阻的关系为 (1) 从上式可看出，若电路中电流I逐渐变小，电源的端电压UA-UB数值逐渐接近电动势E，如能使电流I趋于零，则电池的电动势E就无限接近电池的端电压数值，即E=UA-UB。 这就是本实验测量电池电动势的指导思想。也就是说，在测量时不使待测电池中有电流通过。这样就可避免电池内的电势降落，从而以电池的端电压的数值来表示电池的电动势。 如何才能使待测电池中没有电流流过呢？最常见的方法，是补偿法。图1是补偿法原理图。Eo为可调电源，Ex为待测电源。两电源正极对正极，负极对负极，调节电源Eo，使检流计指零，有Ex=Eo，这时就称电路处于补偿状态。在补偿状态下若Eo已知，则Ex就可以求出。这种利用补偿原理测电动势的方法就称为补偿法。 图2是测未知电动势的原理图。电源E和精密电阻Rab串联成一闭合回路，称为辅助回路，当有一恒定的标准电流Io流过电阻Rab时、改变Rab上两滑动 头c、d的位置，就能改变c、d间的电位差Ucd的大小，Ucd正比于电阻Rab 中c、d之间那部分的电阻值。由于测量时应保证Io恒定不变，所以在实际的电位差计中都根据Io的大小把电阻的数值转换电压刻度标在仪器上。Ucd相当于上面所要求的“Eo”，测量时把滑动头c、d两端的电压Ucd引出与未知电动势Ex进行比较。要注意的是在电路中Es、Ex和E必须接成同极性相对抗。 由于ab为一均匀截面的电阻导线，当通过的电流不变时，其两点的电势差与该两点间的长度成正比。分别测量电池Es和Ex、在其分支电路中电流为零时所对应的长度Ls和Lx，则有 (2) (3) 式中，ρ和S分别为导线ab的电阻率和横截面积。将上两式相除，得 (4) Es为标准电池的电动势，其值已知，则待测电池的电池电动势Ex就可由上式求出。 本实验装置如图3所示。电阻线AB曲折成11段，每段长1m，均置于板上。最下边一条电阻丝旁有一带刻度尺的米尺。电阻丝上有活动接头D，可左右移动，用以寻找平衡时的D点，接点C也是活动的，可以任意插入孔1、2、3、4、…至适当的位置。双刀双掷开关可向上或向下关闭，即能分别连接Es和Ex。 电位差计校准电流表 3 、电位差计的标准 要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值I O ，必须对电位差计进行校准。方法如图所示。E S 是已知的标准电动势，根据它的大小，取cd 间电阻为R cd ，使R cd =E S /I O ，将开关K 倒向E S ，调节R 使检流计指针无偏转，电路达到补偿，这时I O 满足关系I O = E S /R cd ，由于已知的E S 、R cd 都相当准确，所以I O 就被精确地校准到标准值，要注意测量时R 不可再调，否则工作电流不再等于I O 。 4﹑电流表的校准 校正电流表的电路如图5-20-4所示，图中毫安表为被校准电流表，R 为限流器，s R 为标准电阻，有４个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下面两个是电压接头，接电位差计。电位差计可测出s R 上的电压s U ，则流过s R E R a b c d Es Ex K 图5-20-4 电位差计校正电流表电路 中电流的实际值为s s R U I /0= 在毫安表上读出电流指示值I ，与0I 进行比较，其差值0I I I -=?称为电流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差m I ?，按式（0-0-1）确定电流表级别。 %100??= 量限 m I a （0-0-1） 电路实物图: 五、实验内容及步骤 1、校准学生式电位差计 使用电位差计之前，先要进行校准，使电流达到规定值。先放好R A 、R B 和R C ，使其电压刻度等于标准电池电动势，取掉检流计上短路线，用所附导线将K 1、K 2、K 3、G 、R 、R b 和电位差计等各相应端钮间按原理线路图进行连接，经反复检查无误后，接入工作电源E ，标准电池E S 和待测电动势E X ，R b 先取电阻箱的最大值，（使用时如果检流计不稳定，可将其值调小，直到检流计稳定为止），合上K 1、K 3，将K 2推向E S （间歇使用），并同时调节R ，使检流计无偏转（指零），为了增加检流计灵敏度，应逐步减少R b ，如此反复开、合K 2 ，确认检流计中无电流流过时，则I O 已达到规定值。 测定电源的电动势和内阻 【考纲知识梳理】 一、实验目的 1.测定电池的电动势和内电阻。 二、实验原理 1、如图所示电路，只要改变外电路R 的阻值，测出两组I 、U 的数值，代人方程组： ? ?? ?? ?+=+=222111U r I E U r I E 就可以求出电动势E 和内阻r ．或多测几组I 、U 数据，求出 几组E 、r 值，最后分别算出它们的平均值． 此外还可以用作图法来处理实验数据，求出E 、r 的值．在标坐纸上，I 为横坐标，U 为纵坐标，测出几组U 、I 值，画出U —I 图像，根据闭合电路的欧姆定律U=E —Ir ，可知U 是I 的一次函数，这个图像应该是一条直 线．如图所示，这条直线跟纵轴的交点表示电源电动势，这条直线的斜率的绝对值，即为内阻r 的值。 2、电源的电动势和内阻的实验的技巧 （1）前，变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大；要测出不少于6组I 、U 数据，且变化范围大些，用方程组求解时，1与4、2与5、3与6为一组，分别求出E 、r 的值再求平均值． （2）电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的1号干电池）． （3）I 图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的舍去不予考虑，以减少偶然误差．本实验由于干电池内阻较小，路端电 压U 的变化也较小，这时画U —I 图线时纵轴的刻度可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流． （4）在大电流放电时极化现象较严重，电动势E 会明显下降，内阻r 会明显增大．故长时间放电不宜超过0．3A ．因此，实验中不要将电流I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 （5）还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定． 3、电源的电动势和内阻的误差分析：] （1）读完电表示数没有立即断电，造成E 、r 变化； （2）路存在系统误差，I 真=I 测十I V 未考虑电压表的分流； （3）象法求E 、r 时作图不准确造成的偶然误差． 三、实验器材 待测电池，电压表( 0-3V ),电流表（），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。 【要点名师精解】 一、实验步骤 1．电流表用量程，电压表用3V 量程，按电路图连接好电路。 2. 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I 1、U 1），用同样方法测量几组I 、U 的值。 4. 打开电键，整理好器材。 5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。 6、注意事项 （1）电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的 例谈电源电动势和内阻测定的几种方法 李霞 实验是物理学习中的重要手段，虽然高考是以笔试的形式出现的，但却力图通过考查设计性的实验来鉴别考生独立解决新问题的能力。因此，在平时的学习中要充分挖掘出物理教材中实验的探索性因素，不断拓宽探索性实验设置的新路子，努力将已掌握的知识和规律创造性的运用到新的实验情景中去。笔者结合习题简略介绍几种测量电源电动势和内阻的方法。 一. 用一只电压表和一只电流表测量 例1. 测量电源的电动势E 及内阻r （E 约为4.5V ，r 约为1.5Ω）。 器材：量程为3V 的理想电压表V ，量程为0.5A 的电流表A （具有一定内阻），固定电阻R =4Ω，滑动变阻器R '，开关K ，导线若干。 （1）画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。 （2）实验中，当电流表读数为I 1时，电压表读数为U 1；当电流表读数为I 2时，电压表读数为U 2，则可以求出E ＝___________，r ＝___________。（用I I U U 1212，，，及R 表示） 解析：由闭合电路欧姆定律E U Ir =+可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，由E U I r E U I r =+=+1122，可得： E I U I U I I r U U I I =--<> = --<> 2112 21 1221 12 我们可以用电压表测电压，电流表测电流，但需注意的是题给电压表的量程只有3V ， 而路端电压的最小值约为()U E Ir V V =-=-?=4505 15375....，显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。依题给器材，可以利用固定电阻R 分压（即可以把它和 电源本身的内阻r 共同作为电源的等效内阻“R r +”），这样此电源的“路端电压”的最 小值约为()()U E I R r V V V =-+=-?=<4505551753....，就可直接用电压表测“路端电压”了，设计实验电路原理图如图1所示。 电位差计测量电动势及内阻电位差计是通过与标准电势源的电压进行比较来测定未知电动势的仪器，被广泛地应用在计量和其它精密测量中。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。虽然随着科学技术的进步，高内阻、高灵敏度的仪表的不断出现，在许多测量场合都可以由新型仪表逐步取代电位差计的作用，但电位差计这一典型的物理实验仪器，采用的补偿法原理是一种十分可取的实验方法和手段。 实验目的 1. 学习和掌握电位差计的补偿原理。 2. 掌握电位差计进行测量未知电动势的基本方法。 3. 学习对实验电路参数的估算、校准及故障排除的方法。 实验仪器 电位差计实验仪、型新型十一线电位差计、待测电动势 实验原理 1.补偿法原理 补偿法是一种准确测量电动势（电压）的有效方法。如图所示，设为一连续可调的标准电源电动势（电压），而为待测电动势，调节的大小使检流计示零，即回路中电流，电路达到平衡补偿状态，此时待测电动势与标准电动势相等，则。这种利用补偿原理测电动势的方法称为补偿法。 2．电位差计原理 电位差计就是一种根据补偿法思想设计的测量电动势（电压）的仪器。十一线电位差计是一种教学型电位差计，如图2所示，为待测电动势，为标准电池。可调稳压电源、与长度为的电阻丝为一串联电路，工作电流在电阻丝上产生电位差。触点可在电阻丝上任意移动，因此可得到相应改变的电位差。 当合上向上合到处，调节可调工作电源，改变工作电流，改变触点 位置，可使检流计指零，此时与达到补偿状态。则： （1） 式中为单位长度电阻丝的电阻，为电阻丝段的长度，为单位长度电阻丝上的电压，称为校正系数。 保持工作电流不变，即保持电源电压不变，向下合到处，即用代替，再次调节触点的位置，使电路再次达到平衡，此时若电阻丝长度为，则： （2） 即可测出待测电源电动势。 实验内容 （1） 按原理图正确连接电路： 图为测量干电池电动势时的连接图，按原理图把与正确连接。 合上电源总开关，打开电压开关K1，K2拨到中间位置，K3先断开，即串联的保护电阻（降低灵敏度），若使用仪器内设的检流计与标准电势源，转换开关、均向下合，如果要使用外接检流计或外接标准电池，则或应向上合并接入相应外接设备。数字式检流计档位拨到断开，调节数字式检流计调零旋钮使检流计读数为零。 （2） 工作电流标准化： 实验五 用补偿法测电源电动势和内阻 一、教学目标 学习一种基本实验方法——比较法，即电压补偿法； 掌握电势差计的补偿法测量未知电势差的原理； 掌握用电势差计测量干电池的电动势和内阻的方法。 二、重点与难点 重点：由补偿法对未知电动势进行测量 难点：用补偿法校准工作电流，理解校准工作电流的目的和意义 三、原理 四、课上讨论题 1．为什么测量前要校准工作电流？ 先将标准电池E s 接入，根据E s 的大小确定R s 的值（即确定c 、d 的位置，使cd 间电压值刚好为E s ）， 然后调节可变电阻R ，使检流计G 指零，只是工作电路中已具有工作电流I 0=E s /R s ，校准工作即完成。工作电流校准后，才可以进行测量。测量时，用待测电池Ex 取代E s 接入电路，保持R 不变（即保持I 0不变），再调节c 、d 的位置，使检流计G 再度指零，则有： x s s x s R R E R I E ==0 ，此时对应的电压值即为待测电动势值 2．原理图中，E 、E S 、E X 的极性是否可以全部反接？为什么？ 电源E 、E S 、E X 的极性是可以全部反接。因为能满足电压补偿的条件，使检流计指零。 3．原理图中，若其中一个（或两个）E 、E S 、E X 的极性反接是否可以？会有什么现象？为什么？ 若其中一个（或两个）电源的极性反接，是不可以的；否则会发生检流计指针始终朝一个方向偏转的现象，因为这时不能满足电压补偿的条件。 五、实验中易出现的问题及解决方法： 1、 检流计不发生偏转，检查补偿回路是否通路。 2、 检流计不能回零位，这时检查工作回路是否通路，或电源的极性是否正确。校准总向一边偏，电源或标准电池极性接反了。 3、 在测量电源电动势时，不能把标准电阻接入。 4、 在测内阻时，标准电阻位置接错。这是应提醒学生把标准电阻直接并联在待测电源两端即可。 5、 有的学生实验开始时校准一次工作电流，以后直至实验结束都不对工作电流进行校准。教师应在学生测量前强调每测量一次电压，校准一次工作电流。 6、 有时学生测出的 与 值基本一样。这说明 实际上没有接上。 7、 将学生型电位差计 盘拧过头，损坏了仪器。教师应课前提醒学生当旋盘拧不动时，就应往回拧了。 8、盘的读数窗口很小，读数易读错。应让学生事先搞清往哪个方向读数增大，哪个方向读数减小。 六、教学法 1、 本实验的关键在于学生是否正确理解和掌握补偿法原理。了解每一实验步骤的目的。特别是校准和测量这两个步骤。因此，在实验开始前教师就进行必要的辅导和提问，检查学生的预习情况。 测量电源电动势和内阻2 一、实验目的 会用安阻法或伏阻法测量电源的电动势和内阻，会利用图像求解电动势和内阻 二、实验原理 1、安阻法：用电流表、电阻箱测量。如图1 所示：测出两组或多组I、R值，就能算出 电动势和内阻。原理公式： E= 。 2、伏阻法：用电压表、电阻箱测量。如图2 所示：测出两组或多组U、R值，就能算出 电动势和内阻。原理公式：E= 。 三、实验器材和电路的选择 待测电源、开关、导线、变阻箱、电压表、电流表 四、实验步骤: 1、恰当选择实验器材，按图1或2连好实验仪器。 2、闭合开关S，接通电路，记下此时电流表和电阻箱的示数或电压表与电阻箱的示数。 3、改变电阻箱的阻值，记下各电阻对应的电流表和电压表的示数。 4、断开开关S，拆除电路。 5、分析处理数据，并求出E和r。 五、数据处理 例1、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9Ω）、一只电流 表（量程I g＝0.6 A，内阻r g＝0.1 Ω）和若干导线 （1）请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图中器件的连接 方式，画线把它们连接起来。 （2）实验中该同学得到两组数据R1=5.6Ω，I1=0.25A； R2=3.2Ω，I2=0.42A。利用这两组数据你能否得到电源的电动势和 内阻？ （3）该同学继续实验得到了多组（R，I），并且该同学想用画图像的方式处理数据，为使处 理数据变得简单，该同学想取合适的物理量作为坐标，从而使画出的图像为直线，为了达到 这一目标，则该位同学应分别以什么量作为坐标？请你定性的画出图像。 （4）接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电 阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如左下图所示．处理实验数据时，首先计 算出每个电流值I的倒数 1 I；再制作R－ 1 I坐标图，如右下图所示，图中已标注出了（R， 1 I） 的几个与测量对应的坐标点，请你将与左下图实验数据对应的坐标点也标注在右下图上。 （5）在图上把描绘出的坐标点连成图线。 （6）)根据图描绘出的图线可得出这个电池的电动势 E＝________V，内电阻r＝________Ω。 例2、某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电 动势E和内阻r，R为电阻箱，V为理想电压表，其量程略大 于电池的电动势。实验中通过多次改变电阻箱的阻值R，从电 压表上读出相应的示数U，该小组同学发现U与R不成线性关 系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示。 回答下列问题： （1）根据表中的数据和实验原理，你认为第______（填序号）组数据是错误的，原因是 _______________________________________________________ （2）为了得到线性关系，你觉得该小组该以什么量作为坐标轴，请定性画出图像。并说出图 像的什么表示电源的电动势和内阻。 实验八 电位差计的原理和使用 【实验目的】 1．掌握电位差计的工作原理和正确使用方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用。 2．训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测干电池、待测电阻、开关和导线等。 【实验原理】 如图5.8.1所示，电位差计的工作原理是根据电 压补偿法，先使标准电池E n 与测量电路中的精密电阻R n 的两端电势差U st 相比较，再使被测电势差（或电压）E x 与准确可变的电势差U x 相比较，通过检流计G 两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。 校准：将K 2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接，R n 取一预定值，其大小由标准电池E S 的电动势确定；把K 1合上，调节R P ，使检流计G 指零，即E n = IR n ，此时测量电路的工作电流已调好为 I = E n /R n 。校准工作电流的目的：使测量电路中的R x 流过一个已知的标准电流I o ，以保证R x 电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻R x 上的）实际电压值相一致。 测量：将K 2打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持I o 不变（即R P 不变），K 1合上，调节R x ，使检流计G 指零，即有E x = U x = I o R x 。 由此可得x n n x R R E E = 。由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据R x 电阻值标出其对应的电压刻度值，因此只要读出R x 电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势E x 的测量值。 所以，电位差计使用时，一定要先“校准”，后“测量”，两者不能倒置。 【实验装置】 1. UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或mV V 17110-μ（1K 置10?档）。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准 图5.8.1 电位差计的工作原理 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路 测定电源的电动势和阻 【考纲知识梳理】 一、实验目的 1.测定电池的电动势和电阻。 二、实验原理 1、如图所示电路，只要改变外电路R 的阻值，测出两组I 、U 的数值，代人方程组： 就可以求出电动势E 和阻r ．或多测几组I 、U 数据，求出几组E 、r 值，最后分别算出它们的平均值． 此外还可以用作图法来处理实验数据，求出E 、r 的值．在标坐 纸上，I 为横坐标，U 为纵坐标，测出几组U 、I 值，画出U —I 图像， 根据闭合电路的欧姆定律U=E —Ir ，可知U 是I 的一次函数，这个图 像应该是一条直线．如图所示，这条直线跟纵轴的交点表示电源电动 势，这条直线的斜率的绝对值，即为阻r 的值。 2、电源的电动势和阻的实验的技巧 （1）前，变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大；要测出不少于6组I 、U 数据，且变化围大些，用方程组求解时，1与4、2与5、3与6为一组，分别求出E 、r 的值再求平均值． （2）电池的路端电压变化明显，电池的阻宜大些（选用已使用过一段时间的1号干电池）． （3）I 图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的舍去不予考虑，以减少偶然误差．本实验由于干电池阻较小，路端电压U 的变化也较小，这时画U —I 图线时纵轴的刻度可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流． （4）在大电流放电时极化现象较严重，电动势E 会明显下降，阻r 会明显增大．故长时间放电不宜超过0．3A ．因此，实验中不要将电流I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 （5）还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定． 3、电源的电动势和阻的误差分析：] （1）读完电表示数没有立即断电，造成E 、r 变化； （2）路存在系统误差，I 真=I 测十I V 未考虑电压表的分流； （3）象法求E 、r 时作图不准确造成的偶然误差． ??????+=+=222 111U r I E U r I E用补偿法测量电池电动势 (2)
(完整版)高二物理测量电源的电动势和内阻练习测试题.doc
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