電位差計測量電動勢實驗報告doc

1、電位差計測量電動勢實驗報告篇一：用電位差計測電動勢電位差計測量電動勢及內(nèi)阻電位差計是通過與標(biāo)準(zhǔn)電勢源的電壓進行比較來測定未知電動勢的儀器，被廣泛地應(yīng)用在計量和其它精密測量中。由于電路設(shè)計中采用補償法原理，使被測電路在實際測量時通過的電流強度為零，從而可以達到非常高的測量準(zhǔn)確度。雖然隨著科學(xué)技術(shù)的進步，高內(nèi)阻、高靈敏度的儀表的不斷出現(xiàn)，在許多測量場合都可以由新型儀表逐步取代電位差計的作用，但電位差計這一典型的物理實驗儀器，采用的補償法原理是一種十分可取的實驗方法和手段。實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)和掌握電位差計的補償原理。2. 掌握電位差計進行測量未知電動勢的基本方法。 3.學(xué)習(xí)對實驗電路參數(shù)的估算、校準(zhǔn)

2、及故障排除的方法。 實驗儀器FB322電位差計實驗儀、FB325型新型H一線電位差計、待測電動勢實驗原理 1. 補償法原理補償法是一種準(zhǔn)確測量電動勢（電壓）的有效方法。如圖1所示，設(shè)E0為一連續(xù)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電源電動勢（電壓），而EX為待測電動勢，調(diào)節(jié)E0的大小使檢流計 G示零，即回路中電流I?0 ，電路達到平衡補償狀態(tài)，此時待測電動勢與標(biāo)準(zhǔn)電動勢相等，則EX?Ed這種利用補償原理測電動勢的方法稱為補償法。2電位差計原理電位差計就是一種根據(jù)補償法思想設(shè)計的測量電動勢（電壓）的儀器。十一線電位差計是一種教學(xué)型電位差計，如圖2所示，EX為待測電動勢，EN為標(biāo)準(zhǔn)電池。可調(diào)穩(wěn)壓 電源E、與長度為L的電阻絲

3、AB為一串聯(lián)電路，工作電流 IP 在電阻絲 AB 上產(chǎn)生電位差。觸點 D,C 可在電阻絲上任意移動，因此可得到相應(yīng)改變的電位差 UDC 。當(dāng)合上K1, K2向上合到EN處，調(diào)節(jié)可調(diào)工作電源 E,改變工作電流IP ，改變觸點D,C位置，可使檢流計G指零，此時UDd EN達到補償 狀態(tài)。則：EN?UDC1?IP?r0?LDC?u0?L（S 1）式中r0為單位長度電阻絲的電阻，LS為電阻絲DC段的長度， u0 為單位長度電阻絲上的電壓，稱為校正系數(shù)。保持工作電流IP 不變，即保持電源電壓不變， K2 向下合到EX處，即用EX代替EN,再次調(diào)節(jié)觸點 D, C的位置， 使電路再次達到平衡，此時若電阻絲長

4、度為LX,則：EX?IP?ro?LX?ENLSLX?u0?LX （ 2 ） 即可測出待測電源電動勢。實驗內(nèi)容（ 1） 按原理圖正確連接電路：圖為測量干電池電動勢時的連接圖，按原理圖把FB322與 FB325 正確連接。 合上電源總開關(guān)，打開電壓開關(guān) K1，K2 撥到中間位置， K3 先斷開，即串聯(lián)10k? 的保護電阻（降低靈敏度） ，若使用儀器內(nèi)設(shè)的檢流計與標(biāo)準(zhǔn)電勢源，轉(zhuǎn)換開關(guān)K5、 K6 均向下合，如果要使用外接檢流計或外接標(biāo)準(zhǔn)電池，則 K5或 K6 應(yīng)向上合并接入相應(yīng)外接設(shè)備。數(shù)字式檢流計檔位撥到斷開，調(diào)節(jié)數(shù)字式檢流計調(diào)零旋鈕使檢流計讀數(shù)為零。（ 2） 工作電流標(biāo)準(zhǔn)化：取校正系數(shù)u0?0.

5、XX 伏/ 米，計算標(biāo)準(zhǔn)電動勢對應(yīng)的電阻絲長度（標(biāo)準(zhǔn)電動勢EN?1.0186V） ： LCD標(biāo)定?1.0186V0.XXV/m ?5.093m （ 1）調(diào)節(jié)方法：首先把C用連接線與插孔5連接，接著旋轉(zhuǎn)刻度盤調(diào)節(jié)到 0.093m ，這樣就滿足了LCDs?5.093m 的條件。 （注意：不要把0.093m 誤作 0.93m，否則將難以平衡） 。數(shù)字式檢流計檔位撥到 10-5A 開始，調(diào)節(jié)工作電源電壓粗調(diào)旋鈕， 把工作電源的輸出電壓預(yù)置為 2.20V, 使數(shù)字式檢流計讀數(shù)接近為零，閉合K3,調(diào)節(jié)電源電壓粗調(diào)旋鈕，使數(shù)字式檢流計指零； 數(shù)字式檢流計量程依次逐漸減小直到10A，調(diào)節(jié)工作電源電壓的微調(diào)旋鈕

6、，使數(shù)字式檢流計指零，這時電位差計工作電流就被標(biāo)準(zhǔn)化了。注意，在完成測量待測電動勢之前工作電壓不能再有變化。 （ 3） 測量干電池的電動勢：根據(jù)干電池的新舊程度，估計一下待測電動勢數(shù)值，大致把LCDx設(shè)置好，EX?0.2（V/m）?LCDx（m）（ 2）-8例如：待測干電池的電動勢為EX?1.502V,計算LCDx1.502V0.2V/m?7.510m ，那么應(yīng)該把 C 與插孔 7 連接，再把刻度盤大致調(diào)節(jié)到0.510m。將單刀雙擲開關(guān)K2 向下合，檢流計靈敏度撥倒 10-5A檔位，仔細調(diào)節(jié)刻度盤，使檢流計指零，逐步提高檢流計靈敏度檔位，每次均使檢流計指零，直到 10A 檔位時，檢流計示值為

7、0 時，讀取測量結(jié)果EX。重復(fù)上述測量5 次待測電動勢，計算待測電動勢的不確定度。 取校正系數(shù)u0?0.2500 伏/米， 和 u0?0.3000 伏/ 米，各測一次待測電動勢。 選做內(nèi)容：測量干電池的內(nèi)阻：在測量出干電池的電動勢EX 的基礎(chǔ)上，根據(jù)全電路歐姆定律，通過改變外電路電阻，即把電阻箱R調(diào)到不同阻值，如取R?100?,閉合K4,即把R?并聯(lián)在干電池兩端，再次測定電動勢值 E?(此時測得的是路端電 壓 E?) ，根據(jù)公式可計算得干電池的內(nèi)阻為：r?數(shù)據(jù)記錄表:(EX?E?)I ?( EX?E?E?）?R? （ 3）-8數(shù)據(jù)處理：寫出結(jié)果表達式： EX?ENLSLX其中 ucEs?(Es

8、?0.05%)/3uBLx?uBLs?0.001m ucEsEs?0.00053?2.887*10?43=5.773*10-4m ；(7.548?7.5493)?(7.549?7.5493)?(7.551?7.5493) 222?(L i?Lx)2SLx?n(n?1)?3?2?1.06*10?4mu2?u2clx?SLxBLx?5.93?10?4m；u?2ucEs22Ex?Ex(uclxL)?(xE)?(ucls?0.0005VsL)E?(1.5098?0.0005)V問題討論1 ：實驗中如果發(fā)現(xiàn)檢流計無法調(diào)到平衡，試分析可能有哪些原因？ 待測電路的正負(fù)極性可能接反。2：若u0=0.XX 伏/

9、 米，試問待測電動勢的測量范圍在那個范圍？ 可測電壓為 2.2 伏-0.2 伏范圍內(nèi)篇二：大學(xué)物理實驗電位差計實驗報告模板深圳大學(xué)實驗報告課程名稱：大學(xué)物理實驗B( 1 )實驗名稱：電位差計學(xué)院：專業(yè)：組號： 指導(dǎo)教師： 報告人： 學(xué)號：實驗地點 903 實驗時間： 實驗報告提交時間：12345篇三：電動勢的測定實驗報告指導(dǎo)老師：楊余芳學(xué)號： XX14140124基礎(chǔ)物理化學(xué)實驗報告實驗名稱：電動勢的測定2 實驗人姓名：李楚芳同組人姓名：蘭婷，羅媛實驗日期：湘南學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系電動勢的測定實驗報告一目的要求(1) 通過實驗加深對可逆電池可逆電極和鹽橋等概 念的理解。(2) 了解ZD-WOf

10、e子電位差計和UJ-25型電位差計的測量原理和使用方法。(3) 測量銅-鋅原電池的電動勢，計算反應(yīng)的熱力學(xué) 函數(shù)。二實驗原理原電池是由正負(fù)電極和一定的電解質(zhì)溶液所組成。電池的電動勢等于兩個電極電位的差值(液接電位用鹽橋已消除)，即E=E+-E_, E+M正極的電極電極，E受負(fù)極的電極電位。電極電勢的大小與電極的性質(zhì)和溶液中有關(guān)離子的活度有關(guān)，本次試驗采用銅鋅電池，采用此電極來測量銅鋅這兩個電極的電極電勢。根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)可知，在恒溫恒壓和可逆條件下，電池反應(yīng)的吉布斯自由能變化與電池的電動勢存在G=-nFE的關(guān)系。若要通過 E來求取 G,則電池本身必須是可逆的。在 本次試驗中由于精確度要求不高，如

11、果出現(xiàn)了液接電勢，經(jīng)常用鹽橋來消除。本實驗用飽和 KCl 溶液來做鹽橋。電池反應(yīng)中，摩爾吉布斯函數(shù)變 ，摩爾熵 變 ，反應(yīng)熱分別都涉及到電動勢及其溫度系數(shù)。所以只要測出這兩個條件就可以測出熱力學(xué)函數(shù)。對消法實驗原理圖1. 儀器： UJ 25 型高電勢電位差計1 臺，光電檢流計一臺，電極管3 個，表面皿一個， 50mL 燒杯 3 個， 250mL燒杯1個，400mL燒杯1個，飽和甘汞電極一個，廢液缸一 個，標(biāo)準(zhǔn)電池一個，砂紙數(shù)張。ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) , 飽和 KCl 溶液， 飽和甘汞電池2. 藥品： ZnSO4(0.1000mol/L),C

12、uSO4(0.1000mol/L) , 飽和KCl溶液，飽和Hg2(NO3)2溶液，鍍銅溶液，稀硫酸溶 液， 6 mol/L 硝酸溶液。四，實驗步驟1. 電極的制備1) .鋅電極稀硫酸(洗)-蒸儲水沖洗-HgNO3(洗)-蒸儲水清洗，紙擦拭(多進行幾次)。再用少許0.1000mol/L ZnSO4溶液清洗兩遍后最后插入盛有0.1000mol/L ZnSO4溶液的小燒杯內(nèi)待用，沒有汞齊化的目的是消除金屬表面機械表面機械應(yīng)力不同的影響，獲得重現(xiàn)性較好的電極電勢。2) .銅電極 稀硝酸(洗)-蒸儲水多沖洗幾次。再有少許 0.1000mol/L CuSO4 的溶液沖洗2 次，然后插入盛有0.1000m

13、ol/L CuSO4 溶液的小燒杯中待用。2. 測量電池的電動勢：接好電動勢的測量電路室溫下標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢值： E=1.01865-4.06*10-5(t-20 ) -9.5*10-7(t-20)2=( 式中的 t 為攝氏溫度) 。按計算得的標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢值標(biāo)定電位差計的工作電流。測量下列各電池電動勢：Zn|ZnSO4(0.1mol/l) | CuSO4(0.1mol/l) |CuCu|CuSO4(0.01mol/l)| CuSO4(0.1mol/l) |CuZn|ZnSO4(0.1mol/l) |KCl( 飽和 )|Hg2Cl2|Hg實驗數(shù)據(jù)記錄：五實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理1) . 原始實驗數(shù)據(jù)

14、2) . 1. 室溫下飽和甘汞電極電極電勢：E=0.2415-7.6*10-4( T-298 ) =0.2415-7.6*0.0004*(293.15-298 )=0.256244V2. 計算下列電池電動勢的理論值：Zn|CuSO4(0.1mol/l) | CuSO4(0.1mol/l) |CuE= ECu。- EZn。-(RT/2F)ln( a Zn2+/ aCu2+)=0.3419V+0.7618V-( 8.314*293.95/2*96500* In0.148/0.164 ) V=1.10240366V理論值與測量值的比較：Cu-Zn 電 池 |( 1.10238221-1.10380)

15、|/1.10238221*100%=0.12%3. 根據(jù)下列電池電動勢的實驗值分別計算鋅和銅的電極電勢以及它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，并進行比較。Zn|ZnSO4(0.1mol/l) |KCl( 飽和 )|Hg2Cl2|HgHg |KCl( 飽和 ), Hg2Cl2|CuSO4 (0.1mol/l) |Cu根 據(jù) 公 式 E1=E(Hg)-E(Zn), 所 以E(Zn)=E(Hg)-E1=(0.256244-1.03356)V=-0.77316VE2=E(Cu)-E(Hg), 所以 E(Cu)=E(Hg)+E2=0.384434VEZn = E0(Zn|Zn2+) - RT/2Fln( cZn/ cZn2+ )求得 EZn =-0.77316V2?2?a?CZn?Zn 已知=0.148*0.1000=0.0148代入可得E0(Zn|Zn2+)=-0.71995