用板式电势差计测量电池的电动势和内阻实验

用板式电势差计测量电池的电动势和内阻实验实验目的1．掌握用电势差计测量电动势的原理；2．测量干电池的电动势和内阻。实验仪器板式电势差计、检流计、标准电阻、电阻箱、滑线变阻器、标准电池、直流电源、待测干电池。实验原理电势差计是一种电势差测量仪器．它的工作原理与电桥测电阻一样，是电势比较法．其中板式电势差计的原理直观性较强，有一定的测量精度，便于学习和掌握。板式滑线电势差计的电路如图1所示．图中M.N为一根粗细非常均匀的电阻丝，它与可变限流电阻RP以及工作电池E、电源开关KE互相串联．ES为标准电池.EX为待测电池的电动势．G为检流计．当KE接通，KG既不与ES接通又不与EX相连时，则流过MN的电流I和两端的电压Uab分别为内EMNPRRREI（1）abEMNPbaabRRRREUUU内（2）式中RE内为电源E的内阻．当电键KG倒向1时，则ab两点间接有G和ES．若Uab=ES时，检流计指零，标准电池无电流流过，则Uab就是标准电池的电动势，此时称电势差计达到了平衡．令ab间的长度为l，则电阻丝单位长度的电压降为lEs，如果，V01866.1SE，m1866.10l，那么1mV100000.0lEs．当电键KG倒向2时，则ab两点间的ES换接了EX．由于一般情况下sxEE，因此检流计指针将左偏或右偏，电势差计失去了平衡．如果合理地移动a和b点以改变Uab值，当xabEU时，电势差计又重新达到平衡，令ab间的距离为xl，则待测电池的电动势为xsxllEE（3）xXlE100000.0（4）E内ERMabGEKPRsENGKxE012I图1电势差计原理图所以调节平衡后，只要量度xl值就很容易得到待测电池的电动势。下面讨论怎样用电势差计测量电池的内阻。根据全电路欧姆定律内IREU可知，为了测定电池内阻内xR，必须要电池放出一定的电流I，通常情况下内xR为常数，为了控制回路中I的大小，要设置限流器R，电流的测量采用电流..电压变换法，即测量阻值足够准确的电阻器两端电压，根据电压除以电阻算出电流值，因此测量电池内阻的实验线路如图2所示。化简为内xssxRRRREU02（5）式中02U与R为变量，若R为自变量，并与待测量内xR分开，变换上式，可以得到RRERERRUsxsxxs1102内（6）显然021U与R成线性关系，其中斜率sxREb1，则sxRbE1；而截距为内内xssxxsRRbRERRa，则sxRbaR内（7）实验内容1．按图1接线，图中PR为滑线变阻器，R为电阻箱，sR为标准电阻器．sE和xE分别为标准电池和待测电池的电动势．虚线框内就是十一线电阻丝，a为粗调接线柱，b为细调滑动块。2．电流标准化调节通过下式可以计算出室温t时标准电池的电动势sE。EEEs20其中63C2CC1020009.02094.0209.39tttEV中20E表示温度为C20时的电动势（标准电池上已注明其值），VE表示E以V为单位时的数值Ct表示t以℃为单位时的数值．置a、b间的长度为m10VEs，如V01866.1sE，则a、b间的长度为m1866.10．接通EK，将GK与1端相连，精细调节PR，使GI，即电势差计达到平衡，完成了电流标准化调节程序。sRxR02xER图2测量电池内阻3．测量02U值已知待测电池的电动势V5.1xE左右，放电电流要大于mA100才稳定（当然不宜过大），因此取10sR，使R从0到5变化，测量02U值。4．取R为横坐标，021U为纵坐标，将上述测到的数据作RU021图，根据图线求得截距和斜率的值，再算出待测电池的电动势及其内阻。5．根据截距和斜率的不确定度及不确定度传递公式，估算出待测电池电动势和内阻的不确定度。实验数据R（）xl（m）02U（V）021U