实验八 用板式电位差计测量电池的电动势和内阻
【实验目的】
1．了解电位差计的工作原理、结构、特点与操作方法。
2．掌握用电位差计测电池的电动势的方法。
【实验仪器】
板式电位差计、检流计、标准电池、精密电阻箱、滑线变阻器、待测电池、直流电源、单刀开关、双刀开关、导线若干、标准电阻
【实验原理】
电位差计就是根据补偿原理制成的。 如图8-1所示，
两个电源E 和E x ，其中E 为可调电源，E x 为待测电源，
两个电源正极对正极、负极对负极，回路中串有一个检流
计G ，调节电源E 可以使检流计指针指零。此时 E x = E
板式电位差计的工作原理如图8-2所示，AB 为一根
粗细均匀的电阻丝（本实验中为11段电阻丝串联而成），
E s 为标准电池，r 为保护电阻， 断开K 1，接通K 0，适当
调节R 0，使回路中电流为I ，此时，两触点C 、D 之间的
电压 图
8-1
U CD =IkL CD （8-1）
其中k 为单位长度电阻丝的电阻。如果电源连续可调，则原理图8-2中R 0可取消，直接调节电源电压至要求的值（略大于未知电动势和标准电动势中较大值）。然后将K 1与E s 接通，若U CD ≠E s ，则检流计的指针偏转(不指零) ，调节触点D 或C 的位置，直到U CD =E s ，检流计指针指零，令此时C 、D 之间的距离为L s ，根据补偿条件，我们有
I k s L =E s （8-2）
再将K 1向下与待测电动势E x 接通，
调节C 、D 之间的距离，使检流计
指零，令此时C 、D 间距离为L x ，
有
I k L x =E x （8-3）
(5-2)\( 5-3)两式联立得
E x =L x E s （8-4） L s 图8-2 板式电位差计原理图
为了方便，我们通常取E S /LS 为一个预先规定的简单数值，如取0.10000V ﹒m -1或0.20000V ﹒m -1。因此，当K 1合向1时，根据E S 和取定的E S /LS
值，先确
定L S 的值，而通过调节R 0改变流过电阻丝的电流，使电位差计达到平衡，这种满足E S /LS 为某确定值的调节过程，称为电位差计工作电流标准化的过程。如果按E S /LS =0.10000V﹒m -1进行电流标准化调节，则式（8-4）或写成
E X =0.10000LX (V) (8-5)
可见进行电流标准化调节后, 只要测出L X 的值, 就很容易求得E X 的值。 电位差计直接测量的是电位差，通过测量电位差
也可间接测量电流、电阻等电学量。下面讨论怎样用
电位差计测量电池的内阻。
为了测定电池内阻R X 内，必须要电池放出一定的
电流I ，通常情况下R X 内为常数，因此测量电池内阻的
实验线路如图8-3所示。根据全电路欧姆定律U=E-IR
内可知 图8-3测量电池内阻
I =E X 和 U MN =IR S R S +R X 内
E -U MN E X R S -R S =X R S （8-5） U MN U MN 由此可得R x 内=
【实验内容】
1、按图8-4连接电路，接线时需断开所有的开关，并特别注意工作电源E 及标准电池E S 和待测电池的正负极，检流计使用指针式检流计。
2、电流标准化调节。根据公
式
E s =E20-[39.94(t-20)+0.929(t-2
0) 2+0.0090(t-20)3+0.000006(t-20)4]×
10-6(V)，可计算出标准电池在室温
t ℃下的修正值E S （t ）。E 20由实验
室给出。根据稳压电源的电压大小，
置C 、D 间的长度为L S =5×E S ，即
取E S /LS =0.20000V﹒m -1，接通K 0，
图8-4 测量电池的电动势和内阻 把K 1合向E S ，精细调节R P ，使I G =0
，即电位差计达到平衡。电流标准化调节
完毕。在调节过程中，首先将R G 调至最大值，粗调平衡后，再将R G 调至最小值进行细调。
3、测量E X 。将K 1合向“2”，K 2接通，K 3断开，即将E X 接入电路中，移动D 和C 的位置，使检流计的指针指零，即电位差计达到平衡，记下此时C 、D 间的距离L X ，由式（8-4）求出E X 。
注意：在此过程中R P 不能变动！
4、测量电池的内阻R X 。将K 1合向“2”，接通K 2、K 3。按步骤2，进行电流标准化调节，然后仿步骤3测U MN 。由式（8-5）求出R X 。
5、误差计算：E S 作为常量，ΔLS 及ΔLX 可由读数的最小分度确定。
【思考题】
1、调节电位差计平衡的必要条件是什么？
2、为什么要进行电流标准化调节？
3、在电位差调节过程中，发现无论怎样调节检流计指针始终偏向一个方向，试分析可能是什么原因。
实验八 用板式电位差计测量电池的电动势和内阻
【实验目的】
1．了解电位差计的工作原理、结构、特点与操作方法。
2．掌握用电位差计测电池的电动势的方法。
【实验仪器】
板式电位差计、检流计、标准电池、精密电阻箱、滑线变阻器、待测电池、直流电源、单刀开关、双刀开关、导线若干、标准电阻
【实验原理】
电位差计就是根据补偿原理制成的。 如图8-1所示，
两个电源E 和E x ，其中E 为可调电源，E x 为待测电源，
两个电源正极对正极、负极对负极，回路中串有一个检流
计G ，调节电源E 可以使检流计指针指零。此时 E x = E
板式电位差计的工作原理如图8-2所示，AB 为一根
粗细均匀的电阻丝（本实验中为11段电阻丝串联而成），
E s 为标准电池，r 为保护电阻， 断开K 1，接通K 0，适当
调节R 0，使回路中电流为I ，此时，两触点C 、D 之间的
电压 图
8-1
U CD =IkL CD （8-1）
其中k 为单位长度电阻丝的电阻。如果电源连续可调，则原理图8-2中R 0可取消，直接调节电源电压至要求的值（略大于未知电动势和标准电动势中较大值）。然后将K 1与E s 接通，若U CD ≠E s ，则检流计的指针偏转(不指零) ，调节触点D 或C 的位置，直到U CD =E s ，检流计指针指零，令此时C 、D 之间的距离为L s ，根据补偿条件，我们有
I k s L =E s （8-2）
再将K 1向下与待测电动势E x 接通，
调节C 、D 之间的距离，使检流计
指零，令此时C 、D 间距离为L x ，
有
I k L x =E x （8-3）
(5-2)\( 5-3)两式联立得
E x =L x E s （8-4） L s 图8-2 板式电位差计原理图
为了方便，我们通常取E S /LS 为一个预先规定的简单数值，如取0.10000V ﹒m -1或0.20000V ﹒m -1。因此，当K 1合向1时，根据E S 和取定的E S /LS
值，先确
定L S 的值，而通过调节R 0改变流过电阻丝的电流，使电位差计达到平衡，这种满足E S /LS 为某确定值的调节过程，称为电位差计工作电流标准化的过程。如果按E S /LS =0.10000V﹒m -1进行电流标准化调节，则式（8-4）或写成
E X =0.10000LX (V) (8-5)
可见进行电流标准化调节后, 只要测出L X 的值, 就很容易求得E X 的值。 电位差计直接测量的是电位差，通过测量电位差
也可间接测量电流、电阻等电学量。下面讨论怎样用
电位差计测量电池的内阻。
为了测定电池内阻R X 内，必须要电池放出一定的
电流I ，通常情况下R X 内为常数，因此测量电池内阻的
实验线路如图8-3所示。根据全电路欧姆定律U=E-IR
内可知 图8-3测量电池内阻
I =E X 和 U MN =IR S R S +R X 内
E -U MN E X R S -R S =X R S （8-5） U MN U MN 由此可得R x 内=
【实验内容】
1、按图8-4连接电路，接线时需断开所有的开关，并特别注意工作电源E 及标准电池E S 和待测电池的正负极，检流计使用指针式检流计。
2、电流标准化调节。根据公
式
E s =E20-[39.94(t-20)+0.929(t-2
0) 2+0.0090(t-20)3+0.000006(t-20)4]×
10-6(V)，可计算出标准电池在室温
t ℃下的修正值E S （t ）。E 20由实验
室给出。根据稳压电源的电压大小，
置C 、D 间的长度为L S =5×E S ，即
取E S /LS =0.20000V﹒m -1，接通K 0，
图8-4 测量电池的电动势和内阻 把K 1合向E S ，精细调节R P ，使I G =0
，即电位差计达到平衡。电流标准化调节
完毕。在调节过程中，首先将R G 调至最大值，粗调平衡后，再将R G 调至最小值进行细调。
3、测量E X 。将K 1合向“2”，K 2接通，K 3断开，即将E X 接入电路中，移动D 和C 的位置，使检流计的指针指零，即电位差计达到平衡，记下此时C 、D 间的距离L X ，由式（8-4）求出E X 。
注意：在此过程中R P 不能变动！
4、测量电池的内阻R X 。将K 1合向“2”，接通K 2、K 3。按步骤2，进行电流标准化调节，然后仿步骤3测U MN 。由式（8-5）求出R X 。
5、误差计算：E S 作为常量，ΔLS 及ΔLX 可由读数的最小分度确定。
【思考题】
1、调节电位差计平衡的必要条件是什么？
2、为什么要进行电流标准化调节？
3、在电位差调节过程中，发现无论怎样调节检流计指针始终偏向一个方向，试分析可能是什么原因。