电位差计测量电池电动势的误差分析
自组电位差计测干电池电动势-梁也凡
基础物理实验研究性报告自组电位差计测干电池电动势第一作者：软件学院梁也凡摘要：本研究性报告选取了基础物理实验A09中的必做实验——自组电位差计测干电池电动势作为深入研究的课题。
重点探讨自组电位差计的构造电路及实验原理（补偿原理）以及运用自组电位差计测电源电动势中实验误差的来源并进行了定量分析，还结合箱式电位差计测干电池电动势的实验一并讨论了两者的异同，最后尝试分析了提高该实验精度的可能性。
关键词：自组电位差计原理步骤详解误差分析实验目的：一：了解电位差计的结构，练习正确使用电位差计。
二：理解电位差计的工作原理－－补偿原理以及零元法。
三：培养电学实验的初步设计能力与分析能力。
四：熟悉指针式检流计的使用方法。
五：熟悉仪器误差限以及相关不确定度的计算。
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间的电压。
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，而不是电动势。
因为将电压表并联到电源两端，就有电流通过电源的内部，由于电源有内阻，在电源内部不可避免地存在电位降，因而电压表的指示值只是电源的端电压（）的大小，它小于电源电动势。
显然，为了能够准确地测量电源的电动势，必须使通过电源的电流为零。
此时，电源的端电压才等于其电动势。
自组电位差计利用补偿原理以及零元法来使得通过电源的电流为零，从而能够比较准确地测得未知电源的电动势。
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，其原理可用右图来说明 两个电源E 和E x 正极对正极，负极对负极，中间串联一个检流计G接成闭合回路。
如果要测电源E x 的电动势，可通过调节电源E ，使电路没有电流，此时两电源电动势相等，进而表明E x =E ，这时电路处于补偿状态。
若已知补偿状态下E 的大小，就可确定E x ，这种利用补偿原理测电位差的方法叫补偿法。
零元法：依次将辅助回路与补偿回路连接完毕，为确认补偿电路中没有电流通过（即达到完全补偿状态），应当在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G ，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为零元法。
电位差计的原理和使用实验报告
电位差计的原理和使用实验报告篇一：电位差计的原理及使用预习、原始数据、实验报告实验预习报告234实验原始数据记录表5篇二：实验6 电位差计的原理和使用实验6 电位差计的原理和使用电位差计是测量电动势和电位差的主要仪器之一。
用电位差计测量未知电动势，就是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较。
由于应用了补偿原理和比较测量实验方法，测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻以及高灵敏度的检流计，测量精度可高达0．05％。
它不仅被用来精确地测量电动势、电压、电流和电阻，而且还用来测量电量,如温度、压力、位移和速度等。
在校准电表和直流电桥等直读式仪表上也有重要作用。
电位差计的优点很多，但也有一些缺点，如测量过程比较烦琐，工作时间比较长，工作电流容易变化，易影响测量结果，因此每次使用都采用校准和测量两个步骤。
实验目的1. 掌握电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法；2. 掌握用箱式电位差计测量电动势或电压的基本方法。
预习检测题1. 用电位差计测量电动势有何优缺点？并与电压表的测量进行比较并说明。
2. 什么叫补偿法？它有何优点？3. 在使用电位差计进行测量前，必须先对电位差计进行校准，为什么？实验仪器十一线电位差计；标准电池；1#电池；检流计；箱式电位差计；稳压电源。
实验原理一、补偿原理用电压表无法测量电源的电动势。
如图所示的电路中，电压表所测的是电源的端图电压u。
仅在I=0时，端电压u才等于电动势Ex，但只要电压表与电源一并联接，I就不可能为零，故欲测电源电动势，应采用其它的方法。
电位差计是将待测电动势与标准电动势进行比较测量的仪器。
它的基本原理如图所示。
设E0为一连续可调的标准电源电动势，而EX为待测电动势。
若调节E0，使流过检流计G中电流为零（即回路中电流I=0），则E0=EX。
上述过程的实质是，不断地用已知的标准电动势E0与EX比较，直到检流计指示电路中电流为零时，说明二者已相等。
电路呈这种状态，称为补偿状态。
物理化学实验-电池电动势的测定实验报告
原电池电动势的测定与应用华南师范大学化学与环境学院合作: 指导老师：林晓明一、实验目的①掌握电位差计的测量原理和原电池电动势的测定方法；②加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解；③测定电池(Ⅰ)及电池（Ⅱ）的电动势；④了解可逆电池电动势测定的应用。
二、实验原理1.用对消法测定原电池电动势：原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电极上发生极化，结果使电极偏离平衡状态。
另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。
而测量可逆电池的电动势，只能在无电流（或极小电流）通过电池的情况下进行，因此采用对消法（又叫补偿法）。
对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。
本实验使用的电动势测量仪器是SDC型数字电位差计，它是利用对消法原理设计的。
2.原电池电动势测定：电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。
负极进行氧化反应，正极进行还原反应。
如果电池反应是自发的，则电池电动势为正。
符号“|”表示两相界面，“||”表示盐桥。
在电池中，电极都具有一定的电极电势。
当电池处于平衡态时，两个电极的电极电势只差就等于该可你电池的电动势，规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差，即E=φ+-φ-式中，E是原电池的电动势。
φ+、φ-分别代表正、负极的电极电势。
根据电极电位的能斯特方程，有Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ+还原/α氧化)Oϕ=-RT/ZF·ln(αϕ-还原/α氧化)电池（Ⅰ）Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)‖AgNO3(0.02mol/L)|Ag− 1/2Hg2Cl2 + e-负极反应：Hg + Cl-（饱和）−→正极反应：Ag+ + e-−→− Ag总反应：Hg + Cl-（饱和）+ Ag+ −→−1/2Hg2Cl2 + Ag根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位：φAg/Ag+ = φθAg/Ag+ + 0.05916V lgɑAg+其中φθAg/Ag+ = 0.799 - 0.00097（t-25）又因AgNO3 浓度很稀，ɑAg+ ≈ [Ag+] = 0.02负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式：φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t–25)而电池电动势 E = φ+ - φ-；可以算出该电池电动势的理论值。
用电位差计测量电池电动势
用电位差计测量电池电动势电位差计是一种用于测量电池电动势的精密仪器，其原理是基于电位差与电动势之间的等效关系。
通过测量已知电位差的参考电池与待测电池之间的电位差，可以计算出待测电池的电动势。
以下是使用电位差计测量电池电动势的实验步骤：一、实验准备1.准备实验器材：电位差计、标准电池、待测电池、连接线和开关等。
2.将电位差计接通电源，打开电位差计的开关，调整电位差计的量程和精度，使其处于待测状态。
3.将标准电池与电位差计连接，调整电位差计的参考端，使其与标准电池的电动势相等。
二、实验操作1.将待测电池与电位差计连接，注意正负极的连接方向要正确。
2.调整电位差计的参考端，使其与待测电池的电动势相等。
此时，电位差计显示的数值即为待测电池的电动势。
3.如果待测电池的电动势未知，可以通过多次测量和计算得出电动势的平均值。
例如，可以分别测量多个待测电池的电动势，然后计算平均值作为最终结果。
4.在测量过程中，要注意保持电位差计的清洁和干燥，避免影响测量精度。
同时，要避免将电位差计长时间置于高温或高湿度的环境中，以免对仪器造成损坏。
5.在实验结束后，要将电位差计关闭，断开电源，整理好实验器材。
三、实验注意事项1.在连接电源和电位差计时，要注意电源的正负极和电位差计的参考端与待测端的连接顺序，避免出现连接错误导致仪器损坏的情况。
2.在测量过程中，要注意观察电位差计的量程和精度是否调整正确，以确保测量结果的准确性和可靠性。
3.在多次测量和计算平均值时，要注意排除异常数据，以避免影响最终结果的准确性。
例如，如果某次测量结果与其他结果相差较大，需要重新进行测量或排除异常数据后再进行计算。
4.在实验过程中，要注意保持安静，避免由于震动或电磁干扰影响测量结果。
如果需要移动仪器或更改设置时，要先关闭电位差计的开关，避免由于误操作导致仪器损坏或危险情况的发生。
5.在实验结束后，要注意整理好实验器材，保持实验室的整洁和卫生。
同时，要断开电位差计的电源，以避免由于长时间通电导致仪器损坏或安全事故的发生。
电位差计的原理和使用实验报告
电位差计的原理和使用实验报告一、实验目的1、理解电位差计的工作原理。
2、掌握电位差计的使用方法。
3、学会用电位差计测量电动势和电位差。
二、实验原理电位差计是一种精密测量电动势或电位差的仪器，其基本原理是补偿法。
补偿法的原理是：在一个闭合回路中，如果存在电动势不同的电源，当调节电路中的某个电阻使得通过检流计的电流为零时，此时两个电源在回路中产生的电动势相互抵消，被测量的电动势与已知的标准电动势相等。
电位差计主要由工作电源、标准电池、测量电路和检流计等部分组成。
工作电源提供稳定的电流，标准电池具有稳定的电动势，其电动势的值是已知的且经过精确测定。
测量电路由电阻丝和滑动触头组成，通过调节滑动触头的位置，可以改变电阻的比例，从而改变测量电路两端的电压。
检流计用于检测回路中的电流是否为零。
当测量未知电动势时，将未知电动势接入测量电路，调节滑动触头的位置，直到检流计指针指零，此时测量电路中电阻丝上的电压降与未知电动势相等。
根据电阻丝的长度比例和已知的标准电动势，就可以计算出未知电动势的值。
三、实验仪器1、电位差计2、标准电池3、检流计4、稳压电源5、待测电源6、电阻箱7、导线若干四、实验步骤1、连接电路按照实验电路图连接好电路，注意各仪器的正负极连接要正确，导线要连接牢固。
2、校准电位差计（1）将电位差计的转换开关置于“标准”位置。
（2）调节电位差计的工作电流调节电阻，使检流计指针指零，此时电位差计的工作电流被校准为标准值。
3、测量未知电动势（1）将电位差计的转换开关置于“未知”位置。
（2）将待测电源接入测量电路，调节滑动触头的位置，使检流计指针指零。
（3）记录此时电阻丝上滑动触头的位置，根据电阻丝的长度比例和标准电动势计算出未知电动势的值。
4、重复测量重复上述测量步骤，多次测量未知电动势，取平均值以减小误差。
5、测量电位差（1）将两个待测电位接入测量电路。
（2）调节滑动触头的位置，使检流计指针指零。
（3）记录此时电阻丝上滑动触头的位置，计算出两个待测电位之间的差值。
实验十二 用线式电位差计测电池电动势
实验十二 用线式电位差计测电池 电动势
用电位差计测量未知电动势（电压），就是将未知电 压与电位差计上的已知电压相比较，这时被测的未知电压 回路无电流，测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电 池，标准电阻以及高灵敏度的检流计。电位差计的测量准 确度可达到 0.01% 或更高。
电位差计是精密测量中应用得最广的仪器之一，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。
2021/8/2
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实验十二 用线式电位差计测电池电动势
【预习思考题】
1．为什么要用 11 米长的电阻丝绕在木板上，用 1 米长 的电阻丝可不可以？结果如何？
2．如何根据检流计指针的偏转情况，来断定在本实验中 能够实现补偿状态？
3．与检流计 G 串联的电阻 R 能起什么作用？
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实验十二 用线式电位差计测电池电动势
B D
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Ex K2
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实验十二 用线式电位差计测电池电动势
【实验内容】
1．按图连接十一线电位差计实验线路。接线时需断开所有的开 关，特别注意工作电池 E 的正、负极，应与标准电池 ES 和待测电池 Ex 的正、负极相对。否则，检流计 G 的指针总不会指到零。
电动势的测定实验报告
指导老师：＿杨余芳＿学号：201214140124基础物理化学实验报告实验名称：电动势的测定＿12药学＿班级1组号2实验人姓名：李楚芳同组人姓名：兰婷，罗媛＿实验日期：2014/05/09湘南学院化学与生命科学系电动势的测定实验报告一·目的要求（1）·通过实验加深对可逆电池·可逆电极和盐桥等概念的理解。
（2）·了解ZD-WC电子电位差计和UJ-25型电位差计的测量原理和使用方法。
（3）·测量铜-锌原电池的电动势，计算反应的热力学函数。
二．实验原理原电池是由正负电极和一定的电解质溶液所组成。
电池的电动势等于两个电极电位的差值（液接电位用盐桥已消除），即E=E+-E_，E+是正极的电极电极，E_是负极的电极电位。
电极电势的大小与电极的性质和溶液中有关离子的活度有关，本次试验采用铜锌电池，采用此电极来测量铜锌这两个电极的电极电势。
根据化学热力学可知，在恒温恒压和可逆条件下，电池反应的吉布斯自由能变化与电池的电动势存在△G=-nFE的关系。
若要通过E来求取△G,则电池本身必须是可逆的。
在本次试验中由于精确度要求不高，如果出现了液接电势，经常用盐桥来消除。
本实验用饱和KCl溶液来做盐桥。
电池反应中，摩尔吉布斯函数[变]，摩尔熵[变]，反应热分别都涉及到电动势及其温度系数。
所以只要测出这两个条件就可以测出热力学函数。
对消法实验原理图三．仪器与药品1.仪器：UJ—25型高电势电位差计1台，光电检流计一台，电极管3个，表面皿一个， 50mL烧杯3个，250mL烧杯1个，400mL烧杯1个，饱和甘汞电极一个，废液缸一个，标准电池一个，砂纸数张。
ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和甘汞电池2.药品：ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) ,饱和KCl溶液，饱和Hg2(NO3)2溶液，镀铜溶液，稀硫酸溶液，6 mol/L硝酸溶液。
电位差计测量电动势实验报告(共12页)
电位差计测量电动势实验报告篇一：用电位差计测电动势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FB322电位差计实验仪、FB325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1所示，设E0为一连续可调的标准电源电动势（电压），而EX为待测电动势，调节E0的大小使检流计G示零，即回路中电流I?0，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EX?E0。
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，EX 为待测电动势，EN为标准电池。
可调稳压电源E、与长度为L的电阻丝AB为一串联电路，工作电流IP在电阻丝AB上产生电位差。
触点D,C可在电阻丝上任意移动，因此可得到相应改变的电位差UDC 。
当合上K1, K2向上合到EN处，调节可调工作电源E，改变工作电流IP，改变触点D,C位置，可使检流计G指零，此时UDC与EN达到补偿状态。
则：EN?UDC1?IP?r0?LDC?u0?LS（1）式中r0为单位长度电阻丝的电阻，LS为电阻丝DC段的长度，u0为单位长度电阻丝上的电压，称为校正系数。
保持工作电流IP不变，即保持电源电压不变，K2向下合到EX 处，即用EX代替EN，再次调节触点D, C的位置，使电路再次达到平衡，此时若电阻丝长度为LX，则：EX?IP?ro?LX?ENLSLX?u0?LX （2）即可测出待测电源电动势。