自组电位差计测干电池电动势

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1、实用文案研究性报告（基础物理实验）自组电位差计测干电池电动势院（系）名称机械工程及自动化学院班级130714班第一作者标准文档实用文案第二作者2014年12月10日标准文档实用文案电位差计及其应用目录电位差计及其应用2目录2一、摘要2二、实验要求32.1实验重点32.2预习要点3三、实验原理43.1补偿原理43.2零示法43.3测量原理4四、实验仪器5五、实验内容5六、数据记录与整理66.1数据记录66．2计算Ex及不确定度76.2.1计算Ex76.2.2仪器误差及B类不确定度76.2.3灵敏度误差76.2.4

2、Ex的不确定度86.2.5相对误差8七、误差分析8八、实验中的经验教训9九、对该实验的改进及感想9标准文档实用文案十、参考文献10图表15图表25图表36图表4自组电位差计测量数据表7一、摘要电位差计的测量准确度高，且避免了测量的介入误差，但它操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。但是，电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍有重要的训练价值。在本实验中，通过利用补偿原理设计自组电位差计来测量干电池电动势，分析测量结果及计算不确定度，并进一步分析误差来源和实验改进方法。关键字：电位差计、补偿法、比较测量法。

3、二、实验要求2.1实验重点i.学习补偿原理和比较测量方法；ii.牢固掌握基本电学仪器的使用方法，进一步规范实验操作；iii.培养电学实验的初步设计能力；iv.熟悉仪器误差限和不确定度的估算。标准文档实用文案2.2预习要点i.本实验是如何实现补偿的？由电路中哪部分对待测电路进行补偿？答：本实验是利用补偿原理来实现补偿的，由电路中的Ex→G→d→c→Ex部分来补偿。ii.为什么要采用比较测量法？本实验是怎样进行比较测量的？式（4.8.1）成立的条件是什么？答：采用比较测量法是为了精确地测量Vcd,从而得到精确的Ex

4、;本实验是用一个确定的电源EN替换Ex，调节AB至ab位置，使得检流计的指针指向零（G=0），再用电源Ex，调节AB至cd位置，使检流计指针指向零，则；式成立的条件为辅助回路在两次补偿的工作电流必须相等。iii.通常要对工作电流进行标准化，这样做有什么好处？具体做法如何？答：这样做的好处：可由相应的电阻值直接读出Vcd即Ex=I0Rcd。具体做法：在辅助回路中串联一个可调电阻Rp，按公式Rab=EN/I0预先设置好Rab，调节Rp但不改变Rab，直至Vab=EN；再接入Ex，调节Rcd，并保持工作电流不变。iv

5、.怎样调节UJ25型箱式电位差计的工作电流？答：使功能转换开关置N,温度补偿电阻Rab旋至修正后的标准电池电动势“1.018伏”后两位，分别按下“粗”、“细”按钮，调节Rp至检流计指零。v.怎样正确使用指针式检流计？如何理解电学实验操作规程？答：先调零，检查接线是否正确，量程是否正确，要把电流表串联进电路。在保证人和实验器具不损坏的情况下调节仪器量程使结果更精确，保持桌面整洁。标准文档实用文案三、实验原理3.1补偿原理测量干电池电动势Ex的最简单的方法是把伏特表接到电池的正负极上直接读数（见图表1），但由于电池

6、盒伏特表的内阻（电池内阻r≠0，伏特表内阻R不能看成∞），测得的电压V=ExR/（R+r）并不等于电池的电动势Ex。它表明：因伏特表的接入，总要从被测电路上分出一部分电路，从而改变了被测电路的状态。我们把由此造成的误差称为接入误差。3.2零示法为了避免接入误差，可以采用如图表2所示的“补偿”电路。如果cd可调，E>Ex,则总可以找到一个cd位置，使Ex所在回路中无电流通过，这是Vcd=Ex。上述原理称为补偿原理；回路Ex→G→d→c→Ex称为补偿回路；E→S→A→B→E构成的回路称为辅助回路。为了确认补偿回路中

7、没有电流通过（完全补偿），应当在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为零示法。3.3测量原理由补偿原理可知，可以通过测量Vcd来确定Ex，接下来的问题便是如何精确测定Vcd，在此采用比较测量法。如图表2所示，把Ex接入RAB的抽头，当滑头滑至位置cd时，G中无电流通过，则Ex=I*Rcd，其中I是通过RAB的电流；再把一电动势已知的标准电池EN接入RAB的抽头，当抽头滑至位置ab时，G再次为零，则EN=IRab，于是这种方法是通过电阻的比较来获得待测电压与标准电池

8、电动势的比值关系的。由于RAB是精密电阻，Rcd/Rab可以精确读出，EN是标准电池，其电动势也有很高的准确度，因此只要在测量过程中保持辅助电源E的稳定并且检流计G有足够的灵敏度，Ex就可以有很高的测量准确度。按照上述原理做成的电压测量仪器叫做电位差计。应该指出，式1成立的条件是辅助回路在两次补偿中的工作电流必须相等。事实上，为了便于读数，I=EN/Rab应当标准化（例如取I=I0=1