電位差計測電池的電動勢和內(nèi)阻

課題用線式電位差計測電動勢1．了解電勢的補償原理，并理解用電勢差計測電動勢的基本方法和特點；教學目的2．掌握電勢差計的工作原理和結(jié)構(gòu)特點；3．學會用線式電勢差計測量電源電動勢。重難點1．補償法的理解；2．電勢差計的正確使用。教學方法講授、討論、實驗演示相結(jié)合。學時3個學時一、前言電勢差計是一種精密的電學測量儀器，在精密測量中，電勢差計是應用最廣的儀器之一，它主要用來測量電動勢、電勢差和校準電表，還可用于間接地測量電阻、電流和一些非電量（如溫度、壓力）等，其精度可達0.1%～0.03%。用電勢差計測電動勢，就是將未知電壓與電勢計上的已知電壓相比較。測量中由于電勢差不從被測對象中取用電流，并且應用了標準電池、標準電阻及高靈敏度檢流計，因而測量精度高，測量結(jié)果可靠。二、實驗儀器直流穩(wěn)壓電源，萬用表，線式電勢差計，指針式檢流計，標準電池，待測電磁，滑線變阻器，電位器，雙擲雙刀開關，單擲單刀開關，帶保護電阻單刀開關，導線。三、實驗原理關鍵講清兩點：1、補償法2、補償法的實現(xiàn)（一）直接用電壓表測量電動勢時，得到的是電池兩端的路端電壓，由于電池有內(nèi)阻，只要有電流通過，它就會有電壓降，所以電壓表的示值（端電壓）總是小于電源電動勢。（二）補償法:要消除電池內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓降，就必須使流過電池的電流為零，因此要測量未知電動勢，原則上按圖4.8－1所示電路進行，電勢差計就是利用補償法測電池的電動勢。（三）電勢差計工作原理實際使用中，精度高而連續(xù)可調(diào)的電動勢是沒有的。為了實現(xiàn)上述測量，通常采用分壓的方法。電勢差計就是根據(jù)補償原理制成的高精度分壓裝置。電勢差計有多種類型，本實驗使用的是線式電勢差計，其原理如圖4.8－2所示。電勢差計主要由工作回路、校準回路和待測回路三個部分組成。1．接通后，有電流通過電阻絲。2．標準化：把撥向標準電池，檢流計上有可能有電流流過，適當調(diào)整、兩點位置，找到合適的、長度，使的指針零偏轉(zhuǎn)，即，此時，電路處于平衡狀態(tài)，電阻上的電壓降與標準電池的電動勢互為補償。如果單位長度電阻絲電阻為，長度為，則有端的電勢差：3．保持電阻不變，即工作電流保持不變，把合向待測電池，重新找、位置，使檢流計再次指零，達到補償狀態(tài)。長度為，則則有：當，，都已知時，電源電動勢可求出。對測量長度（2）標準電池在范圍內(nèi)的最大誤差不超過，即。按正態(tài)分布處理，則（3）合成不確定度（忽略檢流計靈敏度不夠引起的誤差）（4）測量結(jié)果表達式六、注意事項1．線路接好后，要仔細檢查，確認無誤方可接通電源，特別要注意正負極的連接，斷開電源時，應先斷開校準回路。2．實驗過程中強調(diào)保護標準電池和檢流計不受損害，標準電池的通電時間不宜過長，通過標準電池和檢流計電流都不宜過大。因此為避免出現(xiàn)過大電流，調(diào)試時應掌握先粗后細的原則，先粗測再細測。3．工作電流標準化以后，、不可再改變，否則就必須重新進行校準。由于工作條件的不穩(wěn)定，工作電流常偏離標準狀態(tài)，為此每次測一次數(shù)據(jù)，必須重新進行一次校準，以減小測量誤差。4.學會估計及趨勢把握，節(jié)省時間，不要盲目尋找。5.調(diào)節(jié)電勢差計D端時，D端與電阻絲只作點接觸，嚴禁將D端按下后左右移動，避免刮傷電阻絲。七、教學后記1．本實驗要測量的數(shù)據(jù)較多，實驗的實際操作比較繁瑣，因而學生感到完成實驗有一定難度，因此在授課中強調(diào)學生一定要耐心調(diào)試。2．學生對實驗原理的具體實施理解不透，因而接線和實際操作中出現(xiàn)錯誤，例如補償電阻的估計與插孔的尋找，因此在講解原理時一定要講清講透。3．學生實驗操作中規(guī)范性不夠，例如保護電阻的接入，標準電池和待測電池正負極的連接，萬用電表的讀數(shù)，有效數(shù)字的正確讀取等等。4．