用补偿法测电池电动势一.实验简介在测量电动势时，如果用电压表直接测量的话，由于电压表也有一定的电流通过，测出的值是电池的路端电压，而不是电源的电动势，所以要想消除电源的内阻影响，测出电源的电动势就要用一个电压与电源相互抵消，这就是补偿法。这样，当电源两端电压为零时，补偿电压就是电源的电动势。用补偿法测电池电动势就是为了消除电池内阻对所测电池电动势的影响。二.实验原理任何一种电池当外电路有电流通过时，由于电池有内阻，因而在电池内部产生电位降落，所以电池两端电压总是小于电池的电动势。电池的电动势。端电压和内阻的关系为(1)E=(UA-UB)+Iri从上式可看出，若电路中电流I逐渐变小，电源的端电压UA-UB数值逐渐接近电动势E，如能使电流趋于零，则电池的电动势E就无限接近电池的端电压数值，即E=UA-UB。这就是本实验测量电池电动势的指导思想。也就是说，在测量时不使待测电池中有电流通过。这样就可避免电池内的电势降落，从而以电池的端电压的数值来表示电池的电动势。如何才能使待测电池中没有电流流过呢？最常见的方法，是补偿法。图1是补偿法原理图。Eo为可调电源，Ex为待测电源。两电源正极对正极，负极对负极，调节电源Eo，使检流计指零，有Ex=Eo，这时就称电路处于补偿状态。在补偿状态下若Eo已知，则Ex就可以求出。这种利用补偿原理测电动势的方法就称为补偿法。图1补偿法原理图图2是测未知电动势的原理图。电源E和精密电阻Rab串联成一闭合回路，称为辅助回路，当有一恒定的标准电流Io流过电阻Rab时、改变Rab上两滑动头c、d的位置，就能改变c、d间的电位差Ucd的大小，Ucd正比于电阻Rab中c、d之间那部分的电阻值。由于测量时应保证Io恒定不变，所以在实际的电位差计中都根据
用补偿法测电池电动势 一.实验简介 在测量电动势时，如果用电压表直接测量的话，由于电压表也有一定的电流 通过，测出的值是电池的路端电压，而不是电源的电动势，所以要想消除电源的 内阻影响，测出电源的电动势就要用一个电压与电源相互抵消，这就是补偿法。 这样，当电源两端电压为零时，补偿电压就是电源的电动势。用补偿法测电池电 动势就是为了消除电池内阻对所测电池电动势的影响。 二.实验原理 任何一种电池当外电路有电流通过时，由于电池有内阻，因而在电池内部产 生电位降落，所以电池两端电压总是小于电池的电动势。电池的电动势。端电压 和内阻的关系为 E = (𝑈𝐴 − 𝑈𝐵) + I𝑟𝑖 (1) 从上式可看出，若电路中电流I逐渐变小，电源的端电压UA-UB数值逐渐接近 电动势E，如能使电流I趋于零，则电池的电动势E就无限接近电池的端电压数值， 即E=UA-UB。 这就是本实验测量电池电动势的指导思想。也就是说，在测量时不使待测电 池中有电流通过。这样就可避免电池内的电势降落，从而以电池的端电压的数值 来表示电池的电动势。 如何才能使待测电池中没有电流流过呢？最常见的方法，是补偿法。图1是 补偿法原理图。Eo为可调电源，Ex为待测电源。两电源正极对正极，负极对负 极，调节电源Eo，使检流计指零，有Ex=Eo，这时就称电路处于补偿状态。在补 偿状态下若Eo已知，则Ex就可以求出。这种利用补偿原理测电动势的方法就称 为补偿法。 图1 补偿法原理图 图2是测未知电动势的原理图。电源E和精密电阻Rab串联成一闭合回路，称 为辅助回路，当有一恒定的标准电流Io流过电阻Rab时、改变Rab上两滑动头c、d 的位置，就能改变c、d间的电位差Ucd的大小，Ucd正比于电阻Rab中c、d之间那 部分的电阻值。由于测量时应保证Io恒定不变，所以在实际的电位差计中都根据
Io的大小把电阻的数值转换电压刻度标在仪器上。Ucd相当于上面所要求的“Eo”测量时把滑动头C、d两端的电压Ucd引出与未知电动势Ex进行比较。要注意的是在电路中Es、Ex和E必须接成同极性相对抗ER.F图2测未知电动势原理图由于ab为一均匀截面的电阻导线，当通过的电流不变时，其两点的电势差与该两点间的长度成正比。分别测量电池Es和Ex、在其分支电路中电流为零时所对应的长度Ls和Lx，则有Ls(2)E,= Ip'sLx(3)Ex= Ip式中，p和S分别为导线ab的电阻率和横截面积。将上两式相除，得Lx(4)Ex = EssLsEs为标准电池的电动势，其值已知，则待测电池的电池电动势Ex就可由上式求出。本实验装置如图3所示。电阻线AB曲折成11段，每段长1m，均置于板上。最下边一条电阻丝旁有一带刻度尺的米尺。电阻丝上有活动接头D，可左右移动，用以寻找平衡时的D点，接点C也是活动的，可以任意插入孔1、2、3、4、至适当的位置。双刀双掷开关可向上或向下关闭，即能分别连接Es和Ex。SC图3实验装置等效图
Io的大小把电阻的数值转换电压刻度标在仪器上。Ucd相当于上面所要求的“Eo”， 测量时把滑动头c、d两端的电压Ucd引出与未知电动势Ex进行比较。要注意的是 在电路中Es、Ex和E必须接成同极性相对抗。 图2 测未知电动势原理图 由于ab为一均匀截面的电阻导线，当通过的电流不变时，其两点的电势差与 该两点间的长度成正比。分别测量电池Es和Ex、在其分支电路中电流为零时所对 应的长度Ls和Lx，则有 E𝑠 = Iρ 𝐿𝑠 𝑆 (2) E𝑥 = Iρ 𝐿𝑥 𝑆 (3) 式中，ρ和S分别为导线ab的电阻率和横截面积。将上两式相除，得 E𝑥 = E𝑠 𝐿𝑥 𝐿𝑠 (4) Es为标准电池的电动势，其值已知，则待测电池的电池电动势Ex就可由上式 求出。 本实验装置如图3所示。电阻线AB曲折成11段，每段长1m，均置于板上。最 下边一条电阻丝旁有一带刻度尺的米尺。电阻丝上有活动接头D，可左右移动， 用以寻找平衡时的D点，接点C也是活动的，可以任意插入孔1、2、3、4、.至适 当的位置。双刀双掷开关可向上或向下关闭，即能分别连接Es和Ex。 图3 实验装置等效图
三.实验内容1.根据补偿法原理正确连接实验线路：2.用补偿法测电池的电动势。四.实验仪器本实验所使用到的仪器有AZ19型直流检流计、线式电位计、三电势源、双刀双掷开关。1.检流计实验仪器和仿真仪器：真实仪器仿真仪器正期#定器检流计AZ19型直流检流计AZ19型直流检流计大视图操作方法：(1)鼠标双击可以打开AZ19型直流检流计大视图；(2）鼠标点击电源开关，可以打开或者关闭直流检流计的电源：(3)鼠标点击调零旋钮，可以进行检流计调零操作。2.线式电位计实验仪器和仿真仪器
三.实验内容 1.根据补偿法原理正确连接实验线路； 2.用补偿法测电池的电动势。 四.实验仪器 本实验所使用到的仪器有AZ19型直流检流计、线式电位计、三电势源、双刀 双掷开关。 1.检流计 实验仪器和仿真仪器： 真实仪器 仿真仪器 AZ19型直流检流计大视图 操作方法： (1)鼠标双击可以打开AZ19型直流检流计大视图； (2)鼠标点击电源开关，可以打开或者关闭直流检流计的电源； (3)鼠标点击调零旋钮，可以进行检流计调零操作。 2.线式电位计 实验仪器和仿真仪器
0000真实仪器仿真仪器线式电位计大视图操作方法：(1)在实验场景中，鼠标拖动线式电位计上的划片，可以拖动粗调划片位置。(2)鼠标双击可以打开线式电位计大视图；(3)鼠标点击左侧划片，可以按下或者弹起左侧划片；(4)鼠标点击右侧划片，可以按下或者弹起右侧划片；(5)鼠标点击向左或者向右移动箭头，可以微调划片的位置。3.三电势源实验仪器和仿真仪器仿真仪器真实仪器
真实仪器 仿真仪器 线式电位计大视图 操作方法： (1)在实验场景中，鼠标拖动线式电位计上的划片，可以拖动粗调划片位置。 (2)鼠标双击可以打开线式电位计大视图； (3)鼠标点击左侧划片，可以按下或者弹起左侧划片； (4)鼠标点击右侧划片，可以按下或者弹起右侧划片； (5)鼠标点击向左或者向右移动箭头，可以微调划片的位置。 3.三电势源 实验仪器和仿真仪器 真实仪器 仿真仪器
三电势源大视图操作方法：(1)鼠标双击可以打开三电势源大视图；(2)鼠标点击电源开关，可以打开或者关闭三电势源的电源。4.双刀双掷开关实验仪器和仿真仪器EsEXEX真实仪器仿真仪器EsEx双刀双掷开关大视图操作方法：(1)鼠标双击可以打开双刀双掷开关大视图；(2)鼠标左击或者右击开关，可以选择闭合Es或者Ex回路。五.实验指导实验重点1.掌握电位差计的构造和应用
三电势源大视图 操作方法： (1)鼠标双击可以打开三电势源大视图； (2)鼠标点击电源开关，可以打开或者关闭三电势源的电源。 4.双刀双掷开关 实验仪器和仿真仪器 真实仪器 仿真仪器 双刀双掷开关大视图 操作方法： (1)鼠标双击可以打开双刀双掷开关大视图； (2)鼠标左击或者右击开关，可以选择闭合Es或者Ex回路。 五.实验指导 实验重点 1.掌握电位差计的构造和应用