电位差计工作原理及使用方法

实验十二电极制备和电池电动势测定1、理解对消法测定电动势的原理；2、掌握电位差计、检流计、标准电池的使用方法；3、测定丹尼尔电池电动势，铜、锌电极的电极电势。实验目的：预习内容：1、电极电势、电动势的概念和产生机理；2、UJ25型电位差计、检流计的原理及使用方法。工作原理电位差计是利用补偿法测量直流电动势(或电压)的精密仪器，其工作原理如下图所示。工作电源E，限流电阻Rp，滑线电阻RAB构成辅助回路，待测电源Ex(或标准电池En)，检流计G和RAC构成补偿回路。按图中规定电源极性接入E、Ex，双向开关K打向2，调节C点，使流过G中的电流为零(称达到平衡，若EEx或E、Ex极性接反，则无法达到平衡)，则Ex=VAC=IRAC即Ex被电位差IRAC所补偿。I为流过滑线电阻RAB的电流，称辅助回路的工作电流。若已知I和RAC，就可求出Ex。实际的电位差计，滑线电阻由一系列标准电阻串联而成，工作电流总是标定为一固定数值I0，使电位差计总是在统一的I0下达到平衡，从而将待测电动势的数值直接标度在各段电阻上(即标在仪器面板上)，直接读取电压值，这称为电位差计的校准。工作原理校准和测量可以采用同一电路，将双向开关K打向1，调节C到对应于标准电池En数值的位置D处，再调节Rp使检流计指零，这时工作电流准确达到标定值I0，I0=En/RAD。校准后就可进行测量，开关K打向2，注意不可再调Rp，只需移动C，找到平衡位置，就可以从仪器面板上读出待测电压值。对消法测电动势的优点1．被测电池和标准电池中无电流通过，因而其电动势不会发生改变。2．由于所制备的标准电池En、标准电池补偿电阻Rn和被测电池补偿电阻Rc均具有较高精度，因而测量结果较为准确。3．不需测出线路中所流过电流I的数值。对消法测电动势的实验装置UJ25型电位计面板图1-电计按钮；2-转换开关；3-测量十进盘；4-工作电流调节；5-温度补偿电计-+-+-+标准未知1未知2-2.9-3.3V1.95-2.0V屏工作电池ABⅤⅡⅣⅥⅠⅢ粗中细微粗细短路123451.018NX1X2断断SDC-ⅡA数字电位差综合测试仪面板结构相当于滑线电阻R相当于可变电阻rSDC-ⅡA数字电位差综合测试仪实物图SDC-ⅡA数字电位差综合测试仪使用方法(1)检验1）用测试线将被测电源按“+”“-”极性与测试插孔连接；2）将“测量选择”旋钮置于“内标”位置；3）将“100V”旋钮置于“1”，补偿旋钮逆时针旋到底，其它旋钮均为“0”，此时电位指示显示“1.0000V”；4）待“检零指示”显示数值稳定后，调节调零旋钮，使“检零指示”显示为“0.0000”(2)测量1）将“测量选择”旋钮置于“测量”位置；2）调节“100-10-5”五个旋钮，使检零指示显示数值为负且绝对值最小；3）调节“补偿”旋钮使检零指示显示为“0.0000”，此时电位显示值即为被测电池的电动势。测量电池Zn(s)|ZnSO4(0.1000molkg-1)||CuSO4(0.1000molkg-1)|Cu(s)Zn(s)|ZnSO4(0.1000molkg-1)||甘汞电极甘汞电极||CuSO4(0.1000molkg-1)|Cu(s)电极制备Cu电极制备：Cu电极用细砂纸磨光－在HNO3(6moldm-3)浸洗－自来水冲洗－蒸馏水淋洗－接电池负极电镀(i=20～25mAcm-2，20～30min)－蒸馏水淋洗－用滤纸吸干。Zn电极制备：H2SO4浸洗－自来水冲洗－蒸馏水淋洗－浸入Hg中(3秒)－蒸馏水淋洗－用滤纸吸干。(注意：汞有毒！！！，滤纸放入指定的广口瓶中)实验数据记录室温：；大气压：1、记录上列三组电池的电动势测定值2、计算时遇到电极电位公式(式中t为℃)如下:(饱和甘汞)/V=0.24380-6.5×10-4(t/℃-25)3、.计算时有关电解质的离子平均活度系数±(25℃)如下：0.1000molkg-1CuSO4γ(Cu2+)=γ±=0.160.1000molkg-1ZnSO4γ(Zn2+)=γ±=0.15实验数据记录4、由测得的三个原电池的电动势进行以下计算:(1)由原电池B获得和(2)由原电池C获得和(3)将原电池A测得的电动势同B与C得到的电极电动势计算该电池的电动势。两者进行比较。(4)将计算结果与文献值比较。/ZnZ2n/ZnZ2n/CuC2u/CuC2u