用补偿法测量电池电动势 (2)
用补偿法测电池的电动势实验报告
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。
原电池电动势的测定及其应用
实验报告课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_______________________________实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求1．掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法。
2．掌握电位差计、检流计与标准电池的使用方法。
3．学会电极和盐桥的制备方法。
4．了解可逆电极、可逆电池等概念。
二、实验内容和原理本实验采用补偿法测定电池电动势。
该方法是严格控制电流在接近于零的情况下来决定电池的电动势，为此目的，可用一个方向相反但数值相同的电动势，对抗待测电池的电动势，使电路中无电流通过，这时测出的两极的电位差△Φ就等于该电池的电动势E 。
电位差计是根据补偿原理而设计的。
它由工作电流回路、标准回路和测量回路组成如图 工作电流回路：工作电流由工作电池E w 的正极流出，经可变电阻R p 、滑线电阻R 返回E w 的负极，构成一个通路，调节R p 使均匀滑线电阻AB 上产生一定的电位降。
标准回路：将变换开关SW 合向E s ，对工作电流进行标定。
从标准电池的正极开始，经检流计G 、滑线电阻上的CA 段，回到标准电池的负极。
其作用是校准工作电流以标定AB 上的电位降。
令V CA =IR CA =E s （借助于调节R p 使G 中得电流I G 为零来实现），使CA 段上的电位降V AC （成为补偿电压）与标准电势E s 相对消。
测量回路：SW 扳回E x ，从待测电池的正极开始，经检流计G 、滑线电阻上C’A 段，回到待测电阻负极。
其作用使用校正好的滑线电阻CA 上的电位降来测量未知电池得电动势。
1用补偿法测电源电动势和内阻
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 ss 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。
用补偿法测量电池电动势
2
2005 级实验物理讲稿
孙文斌
（2）.根据原理图连接实物图 根据电路图将实物摆到位，再用导线按回路连接各元件。 注意：接线过程中不能打开电源，各开关处于“开起”状态；电源的正负极只能单线接 出；接线完成后要求仔细检查，确认无误后方可试通电。 （3）.同 4（1）；
2005 级实验物理讲稿
孙文斌
实验 6 补偿法测量电学量研究
实验任务
利用补偿法测量电池的电动势，测量回路中的电流，测量电阻等。
实验仪器
稳压电源 2 只，标准电源 1 只，滑动变阻器 3 只，电阻箱，箱式电桥，被测干电池，被
测电阻，电阻（若干），电流表，电压表，检流计，导线（若干），电键（单刀双掷开关，按
Vx
=
Rx Rs
⋅Vs
这是本次实验的测量公式。
实验步骤（略）
实验数据记录与处理：
1.数据记录
根据测量公式可知本次实验需要测量 3 个主要物理量，同时本实验要求给定不确定度，
因此同时要记录每个物理量所用仪器的最大仪器误差。对应于电学仪器来说，是记录各电学
仪器的等级和量程。在本实验中只涉及到仪器等级。由此可设计数据记录表格：
在我们测量中，如何利用这种补偿状态，关键在于构建一个可读可
图2
变的直流电源。对于直流电源实现可变，可以用滑线变阻可读可变直流电源 2、补偿思想应用……伏安法测电阻
伏安法测量电阻，由于电压表、电流表的内阻，不 论采用内接法、外接法都会给测量结果带来系统误差。在 这里，利用与电阻串联的电流表测量电流，利用补偿思想 测量电阻两端的电压(如图 4 所示)，此时的电阻值取决于 电表的精度。
物理化学原电池实验预习、思考题、选择题、课后习题
预习提问（1）补偿法测定原电池电动势的基本原理是什么？（2）为什么不能采用伏特表测定原电池电动势？（3）在用电位差计测量电动势过程中，若检流计的光点总是向一个方向偏转，可能是什么原因?（4）用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为锌表面有汞，因而铜应为负极，汞为正极。
请分析此结论是否正确?（5）选择“盐桥”液应注意什么问题?（6）标准电池和工作电源各有什么作用？（7）锌汞为何要齐化？（8）如何维护和使用标准电池以及检流计？（9）简述原电池电动势的测量的应用20个思考题（1）补偿法测定原电池电动势的基本原理是什么？电位差计是一种可在无电流（或极小电流）通过测量电路时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡电动势的仪器。
其原理是在待测电极上并联一个大小相等，方向相反的外加电势，这样待测电池就没有电流通过，外加电势的大小就等于待测电池的电动势。
（2）为什么不能采用伏特表测定原电池电动势？实验要求测量原电池的电动势是可逆电池的电动势，电池是在可逆状态下工作，不允许有电流通过（或只允许极小的电流通过），而用伏特表测量会有电流通过，故不能使用伏特表。
（3）在用电位差计测量电动势过程中，若检流计的光点总是向一个方向偏转，可能是什么原因?答：①工电源电动势偏小②工作电路出现断路③待测电路电极反接（4）用Zn(Hg)与Cu组成电池时，有人认为锌表面有汞，因而铜应为负极，汞为正极。
请分析此结论是否正确?答：不正确，因为Zn的电极电势远小于Hg的的电极电势，而Cu的和Hg 的电极电势相差不大（5）选择“盐桥”液应注意什么问题? 选择盐桥的原则是什么？答：①盐桥中的浓度要很高，常用饱和溶液。
如饱和KCl溶液、饱和KNO3溶液②γ+≈γ-，t+≈t-，且不与电池中的电解质发生反应。
（6）标准电池和工作电源各有什么作用？标准电池是为了确定工作作电路大小，使得测量待测电路时通过待测电池中的电流保持在较小的范围，即电流极小，保证待测电池在可逆状态下工作。
原电池电动势的测定及其应用
一、实验目的和要求1. 掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法；2. 掌握电位差计、检流计和标准电池的使用方法；3. 学会电极和盐桥的制备方法；4. 掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。
二、实验内容和原理1．补偿法测电动势的原理电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计联接后有电流通过，就会在电极上发生电极极化，结果使电极偏离平衡状态。
另外，电池本身有内阻，所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。
测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。
对消法的原理是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。
对消法测电动势常用的仪器为电位差计，其简单原理如图1所示。
电位差计由三个回路组成：工作电流回路、标准回路和测量回路。
图1 补偿法原理线路图(1)工作电流回路工作电流由工作电池E的正极流出，经可变电阻R、滑线电阻返回E的负极，构成一个通路，调节可变电阻R，使流过回路的电流成为某一定值。
这样AB上有一定的电位降低产生，工作电源E可用蓄电池或稳压电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。
（2）标准回路Es为电动势精确已知的标准电池，C是可在AB上移动的接触点，K是双向开关，KC间有一灵敏度很高的检流计G，当K扳向S一方时，AC1GS回路的作用时校准工作回路的以确定AB上的电位降。
如标准电池S的电动势为1.01865伏，则先将C点移动到AB上标记1.01865伏的C1处，迅速调节R直至G中无电流通过。
这时S的电动势与AC1之间的电位降与AC1间的电位降大小相等、方向相反而对消。
（3）测量回路当双向开关K换向Ex的一方时，用AC2GX回路根据校正好的AB上的电位降来测量未知电池的电动势。
在保证校准工作电流不变的情况下，在AB上迅速移动到C2点，使G中无电流通过，这时X的电动势与AC1间的电位的电位降大小相等，方向相反而对消，于是C2点所标记的电位降为X的电动势。
用补偿法测电动势
用补偿法测电动势Determinnation of Electromotive Force by Potentionmeter电位差计是利用补偿原理测量电动势（或电压）的一种精密仪器。
通过实验，要求掌握补偿法测量电动势的原理，以及使用电位差计的方法和技巧，从中还可受到正确使用精密仪器的训练。
[实验器材]UJ31型低电势直流电位差计一台、检流计一台、标准电池一个、直流稳压电源一台、温差电偶一付、导线6根、温度计一个。
[实验原理]1．热电偶测量温度的物理基础由两种不同的金属或组份不同的合金构成回路，若两个接点A、B处于不同的温度t0 和t，则回路中将有电流产生，这就是温差电现象，相应的电动势称为温差电动势。
这两种金属（或组份不同的合金）所构成的回路称为热电偶。
温差电动势的大小除了和热电偶材料性质有关外，唯一决定的因素就是两个接触点的温度差（t-t0）。
在一定的温度范围内，热电偶的温差电动势E与温度差的关系近于线性，即E=C(t-t i)。
2．电位差计的工作原理UJ31型电位差计是采用补偿原理测量电动势（或电压）的一种精密仪器，工作原理如图5-1所示。
其中R t、R N和具有滑点C点的电阻R AB均是电位差计的构件。
而由工作电源E、电阻R i（可以调节）、R N及R AB串联而成的电路称辅助电路。
通过调节Rt可改变电路的工作电流。
使用电位差计，基本上可分为两个步骤掌握用万用电表测量电流、电压、电阻的方法。
图5-1 电位差计原理(1)校准 将开关K与“1”接通，则标准电池E N、检流计G与R N形成补偿电路（也称标准电路）。
调节R t使辅助电路的工作电流I0为某值时，可使RN两端的电压与标准电池电动势E N相补偿，检流计中无电流通过，所示E N=I0R N即I0=E N/R N(2)测量 将开关K与“2”接通，此时待测电压E N、检流计与电阻R AB中的一部分（即AC间电阻）构成补偿电路（称测量电路）。
补偿法测电池的电动势实验报告
补偿法测电池的电动势实验报告一、实验目的本实验旨在通过补偿法测量电池的电动势，了解补偿法的基本原理及操作方法，并掌握实验中所用到的仪器和设备。
二、实验原理1.电池的电动势电池是将化学能转化为电能的装置，其正极与负极之间存在一定的电势差，称为电池的电动势。
通常用符号E表示，单位为伏特（V）。
2.补偿法测量电池的电动势补偿法是一种常用于测量小电动势的方法。
其基本原理是通过比较待测电动势与已知标准电动势之间产生的热效应或化学效应来判断待测电动势大小。
在实验中，通过将待测电池与标准参比电池串联，在两端接上一个带有可调节直流稳压源和可调节直流放大器的细丝型热偶，当待测和参比两个热偶温度相等时，热偶输出信号为零。
此时调节直流稳压源输出值使得放大器指针回零，并记录此时稳压源输出值即为待测电池的电动势。
三、实验步骤1.准备工作（1）检查实验仪器和设备是否正常。
（2）选择待测电池和标准参比电池，并记录其型号、规格和电动势值。
（3）将待测电池和标准参比电池用导线连接起来，注意极性。
2.测量待测电池的电动势（1）将带有可调节直流稳压源和可调节直流放大器的细丝型热偶分别连接到待测电池和标准参比电池两端。
（2）调节稳压源输出值，使得放大器指针回零。
此时稳压源输出值即为待测电池的电动势。
（3）记录实验数据，并计算出待测电池的平均值和标准偏差。
3.清理工作将实验仪器和设备归位，并清洗干净。
四、实验注意事项1.在操作前，应检查实验仪器和设备是否正常，确保安全。
2.在连接待测电池和标准参比电池时，应注意极性，避免短路或反向连接。
3.在调节稳压源输出值时，应逐渐增加或减小输出值，避免电池过载或损坏。
4.在实验过程中，应注意保持实验环境的稳定和安静，避免外界干扰。
五、实验结果待测电池的电动势为X V，标准参比电池的电动势为Y V。
经过多次测量和计算，得到待测电池的平均值为Z V，标准偏差为S V。
六、实验结论通过补偿法测量待测电池的电动势，得到了较为准确的结果。
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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.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,
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。
［实验内容］
[实验数据记录表格]
[实验仪器］
学生式电位差计，BC9a 饱和标准电池，ZX21型电阻箱，待测电池。
1. 接线
2. 校准工作电流
3. 测量电池电动势E x
4. 测量待测电池内阻r 表1 测量数据
R 0±U R0=100.0±0.01Ω， E S (20.0℃)=1.01863V （BC9a 型饱和标准电池） t= ℃
E st = V
i 1 2 3 4 5 6 7 8 平均 E x /V
[数据处理](可续页)
姓名学号专业班级[实验误差分析］
[实验讨论及总结］。