實(shí)驗(yàn)：用電位差計(jì)測量電池的電動勢和內(nèi)阻

實(shí)驗(yàn)：用電位差計(jì)測量電池的電動勢和內(nèi)阻【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹竣帕私庀涫诫娢徊钣?jì)的結(jié)構(gòu)和原理。⑵學(xué)習(xí)用電位差計(jì)測電動勢（或電壓）、電流和電阻的方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】UJ33a型箱式電位差計(jì)，直流穩(wěn)壓電源，電阻箱，待測干電池，待校準(zhǔn)電表，開關(guān)和導(dǎo)線，滑線變阻器?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、電位差計(jì)原理圖1是電位差計(jì)的原理簡圖，它的基本電路由三部分組成：工作電流回路，包括E，Rab，Rbc，Rp，E為輔助電源；校準(zhǔn)工作電流回路，包括En，Rn，檢流計(jì)G等；測量回路，包括Ux，Rx，檢流計(jì)G等。K【K【0圖1電位差計(jì)原理簡圖（1）“校準(zhǔn)”。將圖中開關(guān)K合向標(biāo)準(zhǔn)電動勢En側(cè)，取Rn為一預(yù)定值，調(diào)節(jié)Rp，使電流計(jì)G指零，顯然有Io=§ （1）N這一步驟的目的是使工作電流回路內(nèi)的Rx中流過一個(gè)已知的“標(biāo)準(zhǔn)”電流IO。（2） “測量”。將開關(guān)合向未知電壓Ux一側(cè)，保持IO不變，調(diào)節(jié)Rx使檢流計(jì)指零。則有RU=IoR=—En （2）N乘積ior是測量回路中一段電阻上的分壓，可叫做補(bǔ)償電壓。被測電壓與補(bǔ)償電壓極性相反且大小相等，因而互相補(bǔ)償（平衡）。這種測Ux的方法叫補(bǔ)償法。（3） “電壓靈敏度”由于檢流計(jì)靈敏度的限制，當(dāng)觀察不出指針偏轉(zhuǎn)時(shí)，并不說明完全沒有電流通過。為

了描述檢流計(jì)所帶來的系統(tǒng)誤差，引入“電壓靈敏度”概念，即當(dāng)檢流計(jì)指零后，改變R,使R兩端的電壓U產(chǎn)生一個(gè)改變量AU，這時(shí)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)函格，電位差計(jì)靈敏度S定義為：An一S=——（div/V） （3）AU（4）電位差計(jì)的特點(diǎn)準(zhǔn)確度高。電位差計(jì)是一個(gè)電阻分壓裝置，它將被測電壓U和一標(biāo)準(zhǔn)電動勢接近于直接加以并列比較。U的值僅取決于電阻比及標(biāo)準(zhǔn)電動勢，因?yàn)闃?biāo)｝隹電池en及各電阻都可以做得很準(zhǔn)確和穩(wěn)定，所以可能達(dá)到的測量準(zhǔn)確度較高。靈敏度高。上述“校準(zhǔn)”和“測量”兩步驟中檢流計(jì)兩次均指零，因而具有較高的靈敏度?！皟?nèi)阻”高。電位差計(jì)達(dá)到平衡時(shí)，不從被測對象中吸取或注入電流，使得en、U的內(nèi)阻，以及這些回路的導(dǎo)線電阻、接觸電阻都不產(chǎn)生附加電壓降，不會影響測量結(jié)果。因此，電位差計(jì)可相當(dāng)于“內(nèi)阻”極高的電壓表。2、電位差計(jì)測電源電動勢和內(nèi)阻圖2K Exr圖3測量電路圖如圖2所示，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)圖2K Exr圖3測量電路圖如圖2所示，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)開關(guān)K合上時(shí)，測標(biāo)準(zhǔn)電阻RO兩端電壓U，由于U=曾U.?！獂r+URx0E=I(r+R0)=所以電位差計(jì)直接測量被測電源電動勢Ex。當(dāng)E-U“r= RU0若被測電源電動勢大于電位差計(jì)量程時(shí)勢Ex時(shí)，R1,R2取較大值（如取幾千歐姆，可忽略電源的內(nèi)壓降），用電位差計(jì)測出R1兩端電壓、U1后，再根據(jù)電阻分壓比算出Ex日R+R〃E=方Ui1(4)可采用標(biāo)準(zhǔn)電阻分壓，如圖3所示，測電動(5)測電源內(nèi)阻時(shí)，R1、R2取較小值（如取幾十歐姆），用毫安表測回路電流I，用電位差計(jì)測出U1后，再根據(jù)電阻分壓比算出電源的端電壓ux=牛4%根據(jù)全電路歐姆定律，得:1

根據(jù)全電路歐姆定律，得:E=E=U+IrE-UT,— 1r—I(6)3、電位差計(jì)測電流測量電路圖如圖4所示，當(dāng)R為標(biāo)準(zhǔn)電阻時(shí)，測出其兩端的電壓U，則電流I等于（7）EK圖（7）EK圖54、電位差計(jì)測電阻0xUR XR0如圖5所示，R為標(biāo)準(zhǔn)電阻，R為待測電阻。用電位差計(jì)分別測出R和R上的電壓U0xUR XR0（8）Ur（8）U00測量時(shí)應(yīng)盡可能取標(biāo)準(zhǔn)電阻值與待測電阻值相近，使測量能得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。5、電位差計(jì)使用圖6是UJ33a型電位差計(jì)面板圖，UJ33a型電位差計(jì)的準(zhǔn)確度等級為，工作電流I。為3mA，量程開關(guān)、指“x5”檔時(shí)，量程為，指“x1”檔時(shí)，量程為211mV，指"°」”檔時(shí)，量程為mV。測量未知電壓方法如下：⑴倍率開關(guān)K1從“斷”旋到所需倍率。調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕，使檢流計(jì)指針示值為零。被測電壓按極性接入“未知”端鈕，“測量一輸出”開關(guān)K3放于“測量”位置，扳鍵開關(guān)K2扳向標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)“粗”、“微”旋鈕，直到檢流計(jì)指零。（2） 扳鍵扳向“未知”，調(diào)節(jié)I，ii，m測量盤，使檢流計(jì)指零，被測電壓為測量盤讀數(shù)與倍率乘積。（3） 測量過程中，隨著電池消耗，工作電流變化。所以連續(xù)使用時(shí)經(jīng)常核對“標(biāo)準(zhǔn)”，使測量精確。⑷使用完畢，“倍率”開關(guān)放“斷”位置。1515圖6電位差計(jì)面板圖【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、 測干電池的電動勢及內(nèi)阻由于電位差計(jì)的最大量程“5”檔.0550V小于干電池電動勢，需采用標(biāo)準(zhǔn)電阻分壓。試根據(jù)電位差計(jì)量程和干電池電動勢初測值(用萬用表測量)估算分壓電阻％，氣之值，并闡明如何計(jì)算。 1 2要求設(shè)計(jì)電路，確定實(shí)驗(yàn)方法，步驟。測量六組數(shù)據(jù)，計(jì)算電動勢和內(nèi)阻的平均值。2、 用電位差計(jì)校準(zhǔn)電壓表和電流表⑴被校電流表量程?100mA，每10mA校準(zhǔn)一個(gè)點(diǎn)，共計(jì)10個(gè)點(diǎn)，被校電壓表量程為0?120mV，每12mV校準(zhǔn)一個(gè)點(diǎn)，共計(jì)10個(gè)點(diǎn)。設(shè)計(jì)出校準(zhǔn)電路圖。根據(jù)所用電位差計(jì)量程及電流表和電壓表量程估算出標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值。選擇滑線變阻器，滿足細(xì)調(diào)要求，選擇電源電壓，保證電表和滑線變阻器安全工作。擬定實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格。