電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻測量

1、電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻測量摘要: 電動(dòng)勢和內(nèi)阻是干電池的兩個(gè)基本參數(shù)，對其進(jìn)行測量具有實(shí)際意義。介紹了用電位差計(jì)測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的一個(gè)方案。關(guān)鍵詞: 電位差計(jì)；電動(dòng)勢；內(nèi)阻；檢流計(jì)；中圖分類號: JT630 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A1原理介紹11、補(bǔ)償法電壓的測量，一般用伏特表。由于電壓表并聯(lián)在測量電路中電壓表有分流作用，會(huì)對原電路兩端的電壓產(chǎn)生影響，測量到的電壓并不是原電路的電壓。用電壓表測量電源電動(dòng)勢時(shí)，由于電壓表的引入，電源內(nèi)部將有電流，電源一般有內(nèi)阻，內(nèi)阻上持有電壓降，從而電壓表讀數(shù)是電源的端電壓，它小于電源的電動(dòng)勢。由此可知，要測量電動(dòng)勢，必須讓它無電流輸出。GENEXIG 補(bǔ)償法是電磁測

2、量中一種常用的精密的測量方法，它可以準(zhǔn)確地測量電動(dòng)勢、電位差。如圖采用補(bǔ)償法原理，使被測電動(dòng)勢與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢相比較，從而獲得測量結(jié)果，即當(dāng)IG=0時(shí)，EX=EN。（指出：原則上這種方法可以測出未知電動(dòng)勢E，但使用可調(diào)電源是不切實(shí)際的，因此，電位差計(jì)是利用分壓的方法，使電動(dòng)勢E和一個(gè)大小可變的、且能準(zhǔn)確知道的電位差來達(dá)到補(bǔ)償。）1.2、電位差計(jì)的工作原理：GKRYRXRpII標(biāo)準(zhǔn)回路待測回路EEXEY圖中E為待測電動(dòng)勢，E為工作電源，G為檢流計(jì)，E為標(biāo)準(zhǔn)電池，它能保持穩(wěn)定的電動(dòng)勢，但隨溫度而變化。 測量時(shí)，先將轉(zhuǎn)換開關(guān)“K”置于“標(biāo)準(zhǔn)”位置，調(diào)節(jié)Rp使檢流計(jì)指“0”，則： （1）這一步驟的目的是使

3、工作電流回路中的R流過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流。保持I不變，然后將“K”轉(zhuǎn)換至“未知”位置，調(diào)節(jié)Rx使檢流計(jì)指“0”，則 （2） 由（1）（2）得：其中，EN是標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢（已知），若Rx、Ry已知，則可測得待測電池的電動(dòng)勢Ex。由于精密電阻R、R的準(zhǔn)確度很高，標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢準(zhǔn)確穩(wěn)定，檢流計(jì)很靈敏，所用電源穩(wěn)定，所以E的測量精度很高。此外，當(dāng)補(bǔ)償回路達(dá)到完全補(bǔ)償時(shí)，回路中無電流，這表明測量時(shí)既不從標(biāo)準(zhǔn)電池中，也不從測量回路中吸取電流，因此，不改變被測回路的原有狀態(tài)和電動(dòng)勢的值。亦可避免回路中導(dǎo)線電阻、標(biāo)準(zhǔn)電池內(nèi)阻及被測回路等效內(nèi)阻對測量準(zhǔn)確度的影響。1.3 UJ-31型電位差計(jì)的原理 UJ31型

4、電位差計(jì)的工作原理圖如圖所示。 UJ-31型電位差計(jì)的工作電路由Ea、R、RN、RPN、RP組成。調(diào)節(jié)RP，可以控制工作電流I的大小。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)合在“標(biāo)準(zhǔn)”位置時(shí)，調(diào)節(jié)RP(對應(yīng)儀器面板上有粗、中、細(xì)三個(gè)可調(diào)電阻)，可使檢流計(jì)指示為零，這時(shí)有等式若預(yù)先知道ES的值，選擇適當(dāng)?shù)碾娮鑂N和可調(diào)電阻RPN，就可使工作電流I成為一恒定值，我們稱之為校標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)推電池ES1.0190V。UJ-31型電位差的RN為10178，RP的電阻，調(diào)節(jié)RPN，使檢流計(jì)指示為零，RPN與RN上的電壓降與ES相等，那么其上的電流正好為100000mA。 測量時(shí)將轉(zhuǎn)換開關(guān)K合在未知1或未知2，調(diào)節(jié)測量電阻R(面板上I、)

5、，使撿流計(jì)指示為零，此時(shí)有 若I為已校準(zhǔn)的值，在U31中I為10.0000mA，則由R的值可算出EX的值，測量時(shí)調(diào)節(jié)R，面板上標(biāo)出的是IR的值，即所測得的電位差的值。2實(shí)施方案及過程：1）將倍率開關(guān)從“斷”旋至“×10”檔，“調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕，使檢流計(jì)指“0”，被測電動(dòng)勢按極性接入“未知”端鈕。2） “扳鍵開關(guān)”扳向“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)節(jié)“粗”、“微”旋鈕直到檢流計(jì)指“0”。3） 按右圖連接線路，取R=20600歐姆。未知接電位差計(jì)r內(nèi)E xRUI4） “扳鍵開關(guān)”扳向“未知”，調(diào)節(jié)I、II、III測量盤，使檢流計(jì)指“0”則被測干電池的電動(dòng)勢為測量盤的讀數(shù)與倍率的乘積。5） 分別取十組不同的

6、R值測出十組不同的U。6） 根據(jù)測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄處理。7） 整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。3數(shù)據(jù)記錄及處理n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10R/ 20000 20500 21000 21500 22000 22500 23000 23500 24000 24500U/mv R-1/U y=0.0061x+0.6518 05010015020025030021000230002500027000290003100033000350003700039000R1/U1/U4.2 計(jì)算由圖像得：中值點(diǎn)P（30000,183.5）已知Ro=100 ,1/U=R/ERo+(r+Ro)/ERo ,所以k=1/ERo,b=(r+Ro)/ERo參考文獻(xiàn)1李學(xué)慧，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)M，高等教育出版社.2005.6（1）；52-582王華，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)M.華南理工大學(xué)出版社.2008:134-138.3 張宏.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)M.中國