電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻測(cè)量方法的改進(jìn)

1、 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)電 池 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 測(cè) 量 方 法 的 改 進(jìn) 文 /唐賢明【 摘 要 】 介 紹 一 種 借 助 示 波 器 測(cè) 量 電 池 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 的 新 方 法 , 實(shí) 驗(yàn) 方 法 簡(jiǎn) 單 , 操 作 簡(jiǎn) 便 , 測(cè) 量 準(zhǔn) 確 。 【 關(guān) 鍵 詞 】 電 池 電 動(dòng) 勢(shì) 內(nèi) 電 阻 示 波 器電 池 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 的 測(cè) 量 是 電 學(xué) 中 的 一 個(gè) 重 要 實(shí) 驗(yàn) 。 一 般 來(lái) 說(shuō) 測(cè) 電 池 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 的 方 法 有 傳 統(tǒng) 的 伏 安 法 、 電 位 差 計(jì) 法 。 伏 安 法 測(cè) 內(nèi) 電 阻 實(shí) 驗(yàn) 中

2、由 于 測(cè) 量 儀 表 的 影 響 , 使 測(cè) 量 結(jié) 果 存 在 系 統(tǒng) 誤 差 和 方 法 誤 差 ; 電 勢(shì) 差 計(jì) 法 測(cè) 內(nèi) 電 阻 有 一 個(gè) 校 準(zhǔn) 的 過(guò) 程 , 且 數(shù) 據(jù) 處 理 比 較 麻 煩 。 考 慮 到 示 波 器 能 夠 用 來(lái) 做 電 壓 指 示 器 , 由 于 示 波 器 的 內(nèi) 阻 比 較 大 , 接 入 電 路 對(duì) 電 路 的 影 響 非 常 小 , 因 此 本 文 就 利 用 示 波 器 準(zhǔn) 確 測(cè) 量 電 池 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 -示 波 器 比 較 法 予 以 介 紹 。 1. 實(shí) 驗(yàn) 原 理將 示 波 器 與 標(biāo) 準(zhǔn) 電 池 和 待 測(cè) 電

3、 池 組 成 如 圖 1所 示 電 路 , Es 為 標(biāo) 準(zhǔn) 電 池 , Ex 為 待 測(cè) 電 池 。圖 1將 開 關(guān) K 置 于 位 置 1, 此 時(shí) 標(biāo) 準(zhǔn) 干 電 池 的 電 動(dòng) 勢(shì) 值 為 Es (標(biāo) 準(zhǔn) 電 池 的 電 動(dòng) 勢(shì) 數(shù) 值 穩(wěn) 定 精 確 , 在 室 溫 20 時(shí) 為 1.01866V , 細(xì) 亮 線 跳 離 零 電 勢(shì) 的 格 數(shù) 為 ds ; 將 開 關(guān) K 置 于 位 置 2, 此 時(shí) 待 測(cè) 電 池 的 電 動(dòng) 勢(shì) 值 Ex , 細(xì) 亮 線 跳 離 零 電 勢(shì) 的 格 數(shù) 為 dx , 則 有 :Es=ds ×Nv/div -(1Ex=dx ×

4、Nv/div -(2(1 、 (2 式 相 比 得 到Ex=dx ×Es/ds-(3從 (3 式可以看出 , 只要測(cè)出 dx 、 ds , 即可求出干電池的電動(dòng)勢(shì) Ex 。 若 將 圖 1改 成 圖 2, R 為 一 電 阻 箱 。閉 合 開 關(guān) K , 記 下 示 波 器 跳 離 零 電 勢(shì) 的 格 數(shù) dR ; 斷 開 電 健 K , 記 下 此 時(shí) 示 波 器 跳 離 零 電 勢(shì) 的 格 數(shù) dx ,圖 2借 助 全 電 路 的 歐 姆 定 律 , IR+Ir=Ex , 即 可 求 出-(4從 (4 可 以 看 出 只 要 測(cè) 出 dx , dR , 并 通 過(guò) 變 阻 箱 讀

5、 出 R 的 值 就 可 以 求 出 電 池 的 內(nèi) 電 阻 r 。2. 實(shí) 驗(yàn) 方 法2.1開 啟 示 波 器 , 預(yù) 熱 2分 鐘 , 把 示 波 器 的 信 號(hào) 調(diào) 成 一 條 水 平 的 細(xì) 亮 線 , 通 過(guò) 調(diào) 節(jié) Y 位 移 把 細(xì) 亮 線 (零 電 勢(shì) 線 調(diào) 至 示 波 器 的 最 下 端 即 第 0大 格 (一 般 的 示 波 器 有 8大 格 40小 格 。2.2調(diào) 節(jié) 示 波 器 面 板 的 電 壓 靈 敏 度 (為 便 增 加 測(cè) 量 的 精 確 度 , 在 調(diào) 節(jié) 電 壓 靈 敏 度 時(shí) 盡 量 使 得 當(dāng) 輸 入 干 電 池 的 電 動(dòng) 勢(shì) 時(shí) 信 號(hào) 線 跳 到

6、 示 波 器 最 上 端 , 假 設(shè) 示 波 器 電 壓 的 靈 敏 度 調(diào) 為 Nv/div , 把 開 關(guān) K 撥 到 位 置 1, 記 下 細(xì) 亮 線 跳 離 零 勢(shì) 線 的 格 數(shù) ds , 開 關(guān) K 撥 到 位 置 2, 記 下 細(xì) 亮 線 跳 離 零 勢(shì) 線 的 格 數(shù) dx 。2.3將 電 路 圖 1改 成 電 路 圖 2, 示 波 器 調(diào) 節(jié) 同 上 , 閉 合 開 關(guān) K , 記 下 細(xì) 亮 線 跳 離 零 勢(shì) 線 的 格 數(shù) dR , 斷 開 電 健 K , 記 下 細(xì) 亮 線 跳 離 零 勢(shì) 線 的 格 數(shù) dx 。2.4根 據(jù) (3 、 (4 式 分 別 計(jì) 算 干

7、電 池 的 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 。3. 討 論3.1電 動(dòng) 勢(shì) 的 相 對(duì) 不 確 定 度 為 :干 電 池 內(nèi) 電 阻 的 相 對(duì) 不 確 定 度 為 :可 以 看 出 , 示 波 器 比 較 法 沒(méi) 有 方 法 誤 差 , 而 伏 安 法 由 于 電 表 的 影 響 存 在 方 法 誤 差 . 電 勢(shì) 差 計(jì) 法 有 由 于 電 勢(shì) 差 計(jì) 靈 敏 度 不 足 引 起 的 誤 差 , 伏 安 法 的 相 對(duì) 誤 差 項(xiàng) 較 多 。 由 于 只 要 測(cè) 出 示 波 器 跳 離 的 距 離 d , 因 此 電 壓 靈 敏 度 的 誤 差 可 以 忽 略 , 可 見 示 波 器 比 較

8、法 測(cè) 量 電 池 的 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 的 相 對(duì) 誤 差 較 小 , 精 密 度 高 。3.2為 了 提 高 測(cè) 量 的 準(zhǔn) 確 性 , R 的 值 盡 可 能 取 得 小 一 些 , 相 對(duì) 于 干 電 池 的 內(nèi) 電 阻 (一 般 很 小 來(lái) 說(shuō) , R 取 值 在 1100為 宜 , 否 則 dx , dR 的 差 值 太 小 , 測(cè) 量 的 準(zhǔn) 確 性 欠 佳 。4. 結(jié) 論4.1示 波 器 比 較 法 測(cè) 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 的 實(shí) 驗(yàn) 電 路 簡(jiǎn) 單 , 操 作 方 便 , 不 需 要 對(duì) 測(cè) 量 結(jié) 果 進(jìn) 行 修 正 。4.2示 波 器 的 內(nèi) 電 阻 特 別 大 , 并 聯(lián) 接 入 對(duì) 電 路 的 影 響 極 小 , 測(cè) 量 時(shí) 把 電 壓 測(cè) 量 變 為 距 離 測(cè) 量 , 無(wú) 須 知 道 每 一 小 格 代 表 的 電 壓 數(shù) , 同 時(shí) 沒(méi) 有 外 接 儀 表 的 影 響 , 因 而 誤 差 小 , 是 一 種 比 較 好 的 測(cè) 量 方 法 。參 考 文 獻(xiàn)1馮 國(guó) 進(jìn) , 測(cè) 量 電 源 電 動(dòng) 勢(shì) 的 一 種 簡(jiǎn) 易 方 法 . 大 學(xué) 物 理 實(shí) 驗(yàn) J 2003.16(42楊 述 武 . 普 通 物 理 實(shí) 驗(yàn) (直 流 電 路 部 分 M .