用電位差計測量電動勢PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1用電位差計測量電動勢用電位差計測量電動勢用電壓表直接測量電源電動勢，由用電壓表直接測量電源電動勢，由于電源內(nèi)阻產(chǎn)生電壓降而使結(jié)果偏小。于電源內(nèi)阻產(chǎn)生電壓降而使結(jié)果偏小。本實驗通過電位差計來測量未知電動勢本實驗通過電位差計來測量未知電動勢，采用兩種基本測量方法，采用兩種基本測量方法補償法補償法和和比較法比較法，從而解決了測量不準的問題。，從而解決了測量不準的問題。該方法的優(yōu)點是該方法的優(yōu)點是測量精密度高、測量范測量精密度高、測量范圍寬廣。圍寬廣。第1頁/共24頁1掌握電位差計的工作原理、電路結(jié)構(gòu)掌握電位差計的工作原理、電路結(jié)構(gòu)和特點。和特點。2學(xué)習(xí)用線式電位差計測量電動勢。學(xué)習(xí)用線式電位

2、差計測量電動勢。第2頁/共24頁1一般方法一般方法在測量電池電動勢在測量電池電動勢Ex時，一般是在電池時，一般是在電池兩端并聯(lián)上伏特表，此時兩端并聯(lián)上伏特表，此時rIEUxDC由于電源內(nèi)阻由于電源內(nèi)阻r的存在，測量值不準！的存在，測量值不準！【實驗原理】【實驗原理】第3頁/共24頁DCSExIR在電阻兩端加電壓，接通開關(guān)，調(diào)節(jié)在電阻兩端加電壓，接通開關(guān)，調(diào)節(jié)C、 D間電壓（間電壓（此電壓在回路中與此電壓在回路中與Ex 反向，起反向，起補償作用補償作用）使檢流計（）使檢流計（）中無電流，指針不）中無電流，指針不偏轉(zhuǎn)，此時偏轉(zhuǎn)，此時Ex =UCD，測量此時，測量此時UCD 即為待測電即為待測電動勢

3、。動勢。補償回路補償回路【實驗原理】【實驗原理】第4頁/共24頁電位差計共有三個回路：上半部分為工作回路（電位差計共有三個回路：上半部分為工作回路（n），下半部分為兩個補償回路：一個是標準電池補償回路（），下半部分為兩個補償回路：一個是標準電池補償回路（ ），一個是待測電動勢補償回路（），一個是待測電動勢補償回路（） ?！緦嶒炘怼俊緦嶒炘怼康?頁/共24頁比較法比較法測電動勢（測電動勢（前提：保證工作回路電流前提：保證工作回路電流不變不變）。）。待測電動勢補償回路達到補償時：待測電動勢補償回路達到補償時：【實驗原理】【實驗原理】xxCDLrIEU0其中其中Ex（待測電池的電動勢待測電池的電

4、動勢）未知，）未知，ES （標準電池的電動勢標準電池的電動勢）已知。）已知。 Lx為為CD間長度，間長度， LS為為CD間長度，均可測量。間長度，均可測量。 r0為為A、B間電阻絲單位長度的阻值。間電阻絲單位長度的阻值。（1）標準電池補償回路達到補償時：標準電池補償回路達到補償時：SSDCLrIEU0（2）第6頁/共24頁xxCDLrIEU0SSDCLrIEU0（1）、（）、（2）兩式相除，得：）兩式相除，得：xSSxLLEE其中其中 ，稱為電阻絲單位長度的電壓降，稱為電阻絲單位長度的電壓降。0IrLESS【實驗原理】【實驗原理】（3）第7頁/共24頁u UJ-11電位差計（十一線式電位差計）

5、電位差計（十一線式電位差計）u 檢流計（檢流計（AZ19型）型）u 直流穩(wěn)壓電源（直流穩(wěn)壓電源（3V）u 滑線變阻器滑線變阻器u 標準電池標準電池u 待測電池待測電池u 單刀單擲開關(guān)單刀單擲開關(guān)u 固定電阻固定電阻u 連接導(dǎo)線若干連接導(dǎo)線若干【實驗儀器】【實驗儀器】第8頁/共24頁u UJ-11電位差計（十一線式電位差計）電位差計（十一線式電位差計）電阻線電阻線AB長，長，5m往復(fù)繞在往復(fù)繞在11個接線插孔上，個接線插孔上，繞在繞在0B上。上。電阻絲電阻：電阻絲電阻：電阻絲允許最大電流：電阻絲允許最大電流：【實驗儀器】【實驗儀器】AB0第9頁/共24頁u檢流計檢流計（AZ19型）型）【實驗儀器

6、】【實驗儀器】第10頁/共24頁u直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源(3V)【實驗儀器】【實驗儀器】第11頁/共24頁u滑線變阻器滑線變阻器312【實驗儀器】【實驗儀器】第12頁/共24頁u 標準電池標準電池【實驗儀器】【實驗儀器】)(10)20(10)20(4)20()(625VttEtESS在室溫在室溫+20時，時，)20(SEV第13頁/共24頁1在在關(guān)閉電源、斷開開關(guān)關(guān)閉電源、斷開開關(guān)的情況下連接電路；的情況下連接電路；注意：注意：工作電源、標準電池和待測電池一定要正極對正極、負極對負極。工作電源、標準電池和待測電池一定要正極對正極、負極對負極。【實驗內(nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】第14頁/共2

7、4頁【實驗內(nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】第15頁/共24頁2校準電位差計（校準電位差計（提供合適的工作電流提供合適的工作電流）并測）并測LS要求：電阻絲每米電壓降約要求：電阻絲每米電壓降約SSLEA/工作電流過大過小，會使工作電流過大過小，會使 UCD也過大過小也過大過小，補償回路將無法調(diào)到補償狀態(tài)。因而工作回，補償回路將無法調(diào)到補償狀態(tài)。因而工作回路需要校準。路需要校準。再再計算計算出出電阻絲電阻絲DCSL長長【實驗內(nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】)(10)20(10)20( 41.0186)(625VtttES由給定公式計算出由給定公式計算出標準電池標準電池電動勢電動勢ES LS= (以室溫

8、20為例)第16頁/共24頁校準方法：校準方法：接通電源開關(guān)接通電源開關(guān)S S1 1 ，接入標準電池，接入標準電池E Es s，將插頭，將插頭C C插在數(shù)字插在數(shù)字5 5的插孔上，滑動觸頭的插孔上，滑動觸頭D D移到處，按下觸頭移到處，按下觸頭D D ，調(diào)節(jié)滑線變阻器，調(diào)節(jié)滑線變阻器R Rn n ，使檢流計指針指零（注意檢流計檔位的使用）。接通，使檢流計指針指零（注意檢流計檔位的使用）。接通S S3 3（等于去掉保護電阻（等于去掉保護電阻R R），再次微調(diào)），再次微調(diào)R Rn n ，使，使P P的指針指零，此時電阻絲上每米電壓降的指針指零，此時電阻絲上每米電壓降A(chǔ) A = =伏伏/ /米。米。

9、測量測量Ls ：實驗中，調(diào)節(jié)滑線變阻器實驗中，調(diào)節(jié)滑線變阻器R Rn n難以使檢流計指針指零，可以微調(diào)滑動觸頭難以使檢流計指針指零，可以微調(diào)滑動觸頭D D的位置，以使檢流計指針指零，但這時要記錄的位置，以使檢流計指針指零，但這時要記錄L Ls s的值（不是的值（不是5.0930m 5.0930m ）。）?！緦嶒瀮?nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】第17頁/共24頁斷開斷開S3 ，固定，固定Rn和工作電源電壓（和工作電源電壓（保持工保持工作電流不變作電流不變）。）。接入接入Ex，將滑動觸頭，將滑動觸頭D D移到靠近尺的左邊移到靠近尺的左邊處，移動插頭處，移動插頭C C在不同插孔處，按下觸頭在不同插孔處

10、，按下觸頭D D ，找出使找出使P P的指針偏轉(zhuǎn)方向相反的兩個相鄰數(shù)字的指針偏轉(zhuǎn)方向相反的兩個相鄰數(shù)字的插孔，將插頭的插孔，將插頭C C插在數(shù)字小的插孔上，然后插在數(shù)字小的插孔上，然后向右移動觸頭向右移動觸頭D D ，點按式點按式接觸接觸D D ，直到，直到P P的指的指針指零。接通針指零。接通S3 ，稍微調(diào)節(jié)觸頭，稍微調(diào)節(jié)觸頭D D的位置，當?shù)奈恢茫擯 P的指針不偏轉(zhuǎn)時的指針不偏轉(zhuǎn)時( (靈敏度取較高的檔位靈敏度取較高的檔位) )，記，記錄錄CDCD間電阻絲的長度間電阻絲的長度Lx 。 3測測xL【實驗內(nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】第18頁/共24頁重復(fù)測量重復(fù)測量5次次 單位：單位：m

11、表測量長度表測量長度Ls、 Lx 【實驗內(nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】12345平 均值LsLx計算不確定度（不計B類不確定度 ） 45)(78.251iSSLLLLStUSS45)(78.251iXXLLLLStUXXinstEUUS第19頁/共24頁計算平均值計算平均值xSSxLLEE【實驗內(nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】估算不確定度，寫出結(jié)果表達式。估算不確定度，寫出結(jié)果表達式。(1)EX不確定度 222XLSLSErELULUEUUXSSXXXrEXEUEU第20頁/共24頁【實驗內(nèi)容與步驟】【實驗內(nèi)容與步驟】(2)寫出結(jié)果表達式 XEXXUEE%100XErEEUUXXSLSSUEL%

12、100SLrLLUUSSXLXXUEL%100XLrLLUUXXinstSSUEE第21頁/共24頁u 工作電源工作電源E、標準電池、標準電池ES和待測電池和待測電池Ex一定要一定要正極對正極、負極對負極；正極對正極、負極對負極；u 實驗中禁止使滑動觸頭實驗中禁止使滑動觸頭D在電阻絲上滑動著找在電阻絲上滑動著找平衡點，以免磨損電阻絲，而是采用躍按方式平衡點，以免磨損電阻絲，而是采用躍按方式；u正確使用檢流計；正確使用檢流計；u標準電池內(nèi)裝有玻璃容器，容器內(nèi)盛有化學(xué)液標準電池內(nèi)裝有玻璃容器，容器內(nèi)盛有化學(xué)液體，要防止震動和摔壞，不可倒置。體，要防止震動和摔壞，不可倒置。【注意事項】【注意事項】第22頁/共24頁1 1調(diào)節(jié)電位差計達到補償狀態(tài)的必要條件是調(diào)節(jié)電位差計達到補償狀態(tài)的必要條件是什么？（提示：什么？（提示：E E與與E ES S、E Ex x之間的極性有什么之間的極性有什么要求？）要求？）2