用补偿法测量电池电动势
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。
补偿法测电池电动势
补偿法测电池电动势
☺实验目的
掌握补偿法测量电池电动势的原理。
☺实验原理
由于电池本身具有一定的内阻，因而当电路中有电流流过时，电池自身也必然会产生一定的压降，特别是电池内阻较大时，电池内阻上产生压降较大，电池端电压与电动势相差很大。
但是由于电池对外输出的电压一般都是电池端电压，电池的电动势不易被测量。
因此，我们采用了补偿法测量电池电动势：构造一套含电源和电压表的电路来代替电压表，当调整此电路的输出电压等于电池的端电压时，电压表测得电池的端电压，由于测量电路两端与被测电池两端的电压相等，故不存在电流，电流为零时的端电压即为电池的电动势。
补偿法测电池电动势实验原理图
☺实验器材
L型电压传感器两只、计算机、IDES电学实验箱、待测电池。
☺实验步骤
1、打开电学实验箱并接通实验箱电源，取两只L型电压传感器，分别接入计算
机，并将其测量端接入实验箱对应的测量端；
2、打开实验软件，点击菜单“实验目录—电学实验—补偿法测电池电动势”，
进入专项实验界面；
3、将测量方法的选择开关拨至补偿法侧，调节变阻器，当接V1两端的电压传感
器读数为零时，V2的电压传感器此时的读数即为电池组的电动势；
4、点击“记录”按钮，记录当前两只电压表的读数。
建议：
将L型电压传感器接至V3两端，并将测量方法的选择开关拨至伏安法侧，但不接入电流传感器和变阻箱，测量电池两端电压，将测得的电压与通过补偿法测得的电池电动势进行比较，思考哪一个电压值将高一些，为什么？。
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。
补偿法在测电源内阻和电动势中的应用
补偿法在测电源内阻和电动势中的应用发布时间：2022-09-12T07:40:46.751Z 来源：《科技新时代》2022年第2月4期作者：陈泳霖[导读] 电源电动势是表示电源将其他形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小，电源内阻是指电流流经电源内陈泳霖阳江市阳东广雅学校髙三1班阳江市 529900摘要：电源电动势是表示电源将其他形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小，电源内阻是指电流流经电源内部时受到的阻力。
电源电动势与内阻是电源最基本的物理量，在电学实验中由于电压表、电流表受内阻的影响,使得测量结果总存在系统误差.通常我们使用"补偿法"进行测量电源内阻和电动势. 本文以此展开探讨。
关键词：伏安法；内阻；补偿法；电动势1伏安法测量电动势和内阻及误差分析所谓电动势，就是电子运动的趋势。
内阻具体是指直流或者是交流电源内部的等效阻抗，直流电是纯电阻，交变电流通常有电阻与电阻分量。
采用伏安法测量电源电动势和内阻是一种常用的方法。
伏安法测电阻的基本原理:欧姆定律。
电阻是物质的属性，是由导体本身因素（材料、长度、粗细)决定的（另外，还与温度有关系)，不会因通电情况的不同而不同。
这与以前学过的密度p=m /v只与物质本身特性有关而与那块物质的质量大小、体积大小无关一样。
欧姆定律l=U/R可变形为R=U八;这就是伏安法测电阻的基本原理。
实验电路如图1-1所示，通过移动滑动变阻器的滑片，得到多组电流表和电压表的示数，根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir可得U=E-Ir，以I 横轴U为纵轴建立U-I图像进行分析，结果如图1-2所示。
易知图像的斜率表示电源内阻，纵轴截距表示电动势，可以直接通过图像求出这两个物理量。
由于电压表不是理想电压表，假设其内阻为RV，流过它的电流IV，设电路的路端电压为U，由闭合电路欧姆定律及欧姆定理可得：由公式（1）、（2）、（3）知，当U=0时，I测=I真，当I=0时，E测 =U<E真，则测量电路后的实验结果如图 1-2所示，由此可见这样测出电源电动势和内阻均偏小。
用补偿法测量电池电动势
人学物理实验报告纸姓名学号专业班级指导教师同组人实验日期实验名称［实验目的］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。
［实验原理］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。
1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2. 电位差计的应用电泣差计所具有的优点，使得它在髙精度测量电压方而得到广泛的应用◎(1)测量各种电动勢s 特别是微小电动势，例如温基电偶的温差电动势，各种电解叙 电极组嵐的化学电池电动势’祀尔元件的霍尔电动势等。
1用补偿法测电源电动势和内阻.doc
1用补偿法测电源电动势和内阻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。
由补偿法对未知电动势进行测量用补偿法校准工作电流，理解校准工作电流的目的和意义1．为什么测量前要校准工作电流？先将标准电池E接入，根据E的大小确定R的值（即确定c、d的位置，使cd 间电压值刚sss好为E），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=E/R，s0ss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接入s电路，保持R不变（即保持I不变），再调节c、d的位置，使检流计G再度指零，则有： 0EsE,IR,R ，此时对应的电压值即为待测电动势值 s0xxRs2．原理图中，E、E、E的极性是否可以全部反接？为什么？ SX电源E、E、E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。
SX3．原理图中，若其中一个（或两个）E、E、E的极性反接是否可以？会有什么现象？ SX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。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
（4）.测量未知电势差：接通工作回路，接通 K→x、T，调节工作回路中的 R，观察检 流计，直到检流计指零，即分压器两端的电势差与被测电势差 Vx 达到相互补偿。（此时分压 器上显示的示数即为被测电势差 Vx 的值。同时注意：此操作过程中，不能改变工作回路中 的限流电阻 Rp 和标准电阻 Rs 值。）
4、根据给定任务（测量干电池的电动势 1.5V），设计实用电位差计 由于箱式电位差计测量范围在 mV 量级，不能满足测量任务要求，我们根据上述电位差
计测量原理设计自己的的电位差计。 （1）.根据原理图选定合适的仪器、元件
注意：分压器上全电阻两端的电势差应大于被测电势差。
如：测量干电池的电动势 Vx=1.5V，若取工作回路电流为 10mA，则须选择全电阻 R 大于
（4）.同 4（2）； I = Vs / Rs
（5）.同 4（3）；
（6）.同 4（4）。由于实验室提供的分压滑线变阻
器 R 事先没有进行标度，因此不能直接读出被测电势差
的值。
（7）.利用电桥测量分压器上分压部分的电阻 Rx，
如图 7 所示。此时有 I = Vx / Rx 。
图7
由（4）、（7）可知， I = Vx / Rx = Vs / Rs ，即得：
如 10mA。）标在刻度盘上。如图 5 所示。
由于刻度盘只能标定一次（即只能在某一电流值下进行
标定），因此操作者（使用者）要利用分压器上的标度，必须
使工作回路达到设计者设定的电流。然而电位差计上未带电压
表、电流表，因此图 5 显示的测量电路是不能完成测量任务的。
在实验中，实验室配有标准电池，在测量之前，校准工
钮开关）
实验目的
1.掌握补偿法的基本原理。
2.了解设计实验的特点，掌握设计实验的方法。
实验原理
1、补偿思想
在中学已经学习到电压表测量电池的电动势，但由于电池内阻不为
零，电压表内阻为有限值，电压表只能显示路端电压。（为了解决问题，
图1
我们先看看电池的并联，如图 1。）
电池的并联前提条件：两个电池的电动势要完全相等，即 ε1＝ε 2 。
从测量过程来看，当两个电路中一电路中某两端电势差与另一回路中某两端电势差达 到互相补偿时，两电路之间无相互影响。这就是利用补偿思想测量的优点。
3、电位差计工作原理
电位差计就是利用补偿思想测量电势差的专用仪器。
电位差计中不带电流表和电压表，它的电压示数已经由
分压器的电阻值换算成电压值（在一定的电流下，一般是 10nA，
图5
作电流为设定电流。如图 6 所示，图中①为工作回路；②为标
准回路；③测量回路。
测量原理：
(1).确定工作电流 I 大小(根据被测干电池电动势的大
约数值，估算和预置工作电流的大小。若取 10mA。)；
(2).测量温度t，根据Vs (t)=E20– (t+20)(t–20)×10-6V，
计算标准电池Vs在当时室温下电动势的准确数值（若t=20℃，
即Vs=1.0186V），并将校准工作电流回路中的电阻箱Rs调到对 图6
应的阻值，即 Rs
=
Vs I
(=101.86 Ω )；
（3）.校准工作电流：接通工作回路，接通 K→s、T，调节工作回路中的 Rp ，观察检
流计，直到检流计指零，即工作电流为设定值（10mA）；（此时标准电池电势与标准电阻 Rs 两端电势差达到相互补偿。同时注意，按钮开关 T 只能“点按”，不能持续“按”，因为标准 电池不能长时间通电；在调节过程中 Rs 的值不能改变。）
上半部分 I 为可读可变支流电源，下半部分 II 为伏 安法测量电阻电路，中间由检流计和开关（按钮开关）连 接。当 II 回路调定某一电流值 I（这值可以从电流表 A 读出）,调节 I 回路中分压器，按下按钮开关，观察检流
图4
1
2005 级实验物理讲稿
孙文斌
计 G，当检流计 G 指示为零时，I 回路中分压器与 II 回路中 R 两端达到补偿态。此时 I 回路 中分压器上显示的电压值，即为 II 回路中 R 两端的电压降 U。由欧姆定律 R=U/I 即可获得 被测电阻值。
也就是当 ε1＝ε 2 时，检流计 G 无电流通过。
由此给我们一个启示：若 ε 2 为可读可变的直流电源（如图 2），当
ε1 > ε 2，ε1 < ε 2 时，检流计都有指示；仅当 ε1＝ε 2 时，检流计指零。
我们称此时的 ε1 、ε 2 处于互相补偿状态，ε 2 的读数就是未知电源 ε1 的
电动势。