用电位差计测干电池的电动势和内阻解读
实验五 用电位差计测干电池的电动势和内阻
（参阅课本Ｐ82-88及自编讲义）
实验目的
1.了解电位差计的结构和原理
2.学会使用电位差计
3.测定干电池的电动势及内阻
仪器和用具
检流计，板式电位差计，电阻箱，稳压电源，标准电池，标准电阻，待测电势
实验原理
板式电位差计的工作原理如图5-2所示，AB 为一根粗细均匀的电阻丝，s E 为标准电池，将1K 与s E 接通，适当调节R P ，使检流计指针指零，令此时C 、D 之间的距离为s L ；再将1
K 向下与待测电动势x E 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x L 根据补偿条件，可得 s
s
x x L E L E =
。 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5-3所示。根据全电路欧姆定律U=E-IR 内可知
内
X S X
R R E I +=
和 S MN IR U = 图5-3测量
电池内阻
由此可得S MN
MN X S S MN X
x R U U E R R U E R -=-=
内 实验内容
1. 电流标准化调节
图5-2 板式电位差计原理图
按公式计算
当时t温度下标准电池的电动势，置C、D间的长度为L
S =5×E
S
，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。
2. 测量干电池的电动势E
X
。
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 ，可求出E
X
。
3. 将标准电阻R并接到E
X 处，仿步骤2测出U
R
，求出电池的内阻r
x
。
注意事项
1、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
2、在电流标准化以后的测量过程中R P不能变动！
电位差计测电池的电动势和内阻
课 题 用线式电位差计测电动势 1．了解电势的补偿原理，并理解用电势差计测电动势的基本方法和特点； 教 学 目 的 2．掌握电势差计的工作原理和结构特点； 3．学会用线式电势差计测量电源电动势。 重 难 点 1．补偿法的理解； 2．电势差计的正确使用。 教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合。 学 时 3个学时 一、前言 电势差计是一种精密的电学测量仪器，在精密测量中，电势差计是应用最广的仪器之一，它主要用来测量电动势、电势差和校准电表，还可用于间接地测量电阻、电流和一些非电量（如温度、压力）等，其精度可达0.1%～0. 03%。 用电势差计测电动势，就是将未知电压与电势计上的已知电压相比较。测量中由于电势差不从被测对象中取用电流，并且应用了标准电池、标准电阻及高灵敏度检流计，因而测量精度高，测量结果可靠。 二、实验仪器 直流稳压电源，万用表，线式电势差计，指针式检流计，标准电池，待测电磁，滑线变阻器，电位器，双掷双刀开关，单掷单刀开关，带保护电阻单刀开关，导线。 三、实验原理 关键讲清两点：1、补偿法 2、补偿法的实现 （一）直接用电压表测量电动势时，得到的是电池两端的路端电压，由于电池有阻，只要有电流通过，它就会有电压降，所以电压表的示值（端电压）总是小于电源电动势。 x U E Ir =-
（二）补偿法:要消除电池阻产生的电压降，就必须使流过电池的电流为零，因此要测量未知电动势，原则上按图4.8－1所示电路进行，电势差计就是利用补偿法测电池的电动势。 （三）电势差计工作原理 实际使用中，精度高而连续可调的电动势是没有的。为了实现上述测量，通常采用分压的方法。电势差计就是根据补偿原理制成的高精度分压装置。电势差计有多种类型，本实验使用的是线式电势差计，其原理如图4.8－2所示。电势差计主要由工作回路、校准回路和待测回路三个部分组成。 1．接通 1 K后，有电流I通过电阻丝AB。 2．标准化：把 2 K拨向标准电池 s E，检流计G上有可能有电流流过，适当调整C、 D两点位置，找到合适的C、D长度，使G的指针零偏转，即 s CD E U =，此时，电路 处于平衡状态，电阻 CD R上的电压降与标准电池的电动势互为补偿。 如果单位长度电阻丝电阻为 R，CD长度为 s L，则有 CD端的电势差： s s E IR L = 3．保持电阻 n R不变，即工作电流I保持不变，把 2 K合向待测电池 x E，重新找'C、' D位置，使检流计G再次指零，达到补偿状态。 '' C D长度为 x L，则 x x E IR L = 则有：x x s s L E E L =? 当 s E， s L， x L都已知时，电源电动势 x E可求出。
电位差法测量电动势
电位差计测电动势 电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。线式电位差计是一种教学型板式电位差计，通过它的解剖式结构，可以更好地学习和掌握电位差计的基本工作原理和操作方法。 【实验目的】 1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2. 理解电位差计的工作原理－－补偿原理； 3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法； 4. 熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验仪器】 ?? 板式电位差计、检流计、滑线变阻器、电阻箱、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀开关、单刀（双刀）双掷开关 图1电位差计实物图 【实验原理】 电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I 通过电源的内部。由于电源有内阻0r ，在电源内部不可避免地存在电位降0Ir ， 因而电压表的指示值只是电源的端电压（ 0Ir E U -=）的大小，它小于电动势。显然，为 了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I 为零。此时，电源的端电压U 才等于其电动势E 。怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢？ 1. 补偿原理 ?? 如图2所示，把电动势分别为 s E 、x E 和检流计G 联成闭合回路。当s E
实验测定电池的电动势和内电阻
实验：测定电池的电动势和内电阻 编稿：张金虎 审稿：代洪 【学习目标】 1．知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。 2．经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。 3．尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的方法。 4．培养仔细观察，真实记录实验数据等的良好的实验习惯和实事求是的品质。 【要点梳理】 要点一、 实验原理 测定电池的电动势和内阻的基本原理是闭合电路的欧姆定律，但是根据不同的实验器材和闭合电路的欧姆定律的不同表达式，采用的方法是不同的，常用的有以下三种． 1．伏安法测E 和r （1）实验电路如图所示． （2）实验原理 根据闭合电路欧姆定律：E U Ir =+，改变外电路电阻R ，用电流表和电压表测出两组总电流，12I I 、和路端电压12U U 、，即可得到两个欧姆定律方程：11E U I r =+和
22 E U I r =+，解此方程组可得电源的电动势为1221 12 E I I = - ，电源的内阻为 21 12 U U r I I - = - ． 本实验是用电压表和电流表同时测电压和电流，所以称为“伏安法”，但这里的被测对象是电源． 2．电流表和电阻箱法测E 和r （1）实验电路如图所示． （2）实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R和I，应用11 22 () () E I R r E I R r =+ ? ? =+ ? ，求出E和r． 3．电压表和电阻箱法测E和r （1）实验电路如图所示．
（2）实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R和U，应用 1 1 1 2 2 2 E U r R U E U r R =+ ? ? ? ?=+ ?? ，求出E和r。 要点二、实验方法 1．按照电路图(伏安法)选择所需的实验器材，并确定电流表、电压表的量程，把器材连接好，如图所示，注意应使开关处于断开状态，且使滑动变阻器的滑动片移到阻值最大的一端（图中是最右端）． 2．闭合开关，改变滑片的位置，读出电压表的读数U和电流表的读数，并填入事先绘制好的表格． 3．多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入下表中． 实验序号12 3456 A I／ 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I V U／ 1 U 2 U 3 U 4 U 5 U 6 U 4．断开开关，整理好器材． 5．数据处理：用原理中的方法计算或从U I-，图中找出电动势和内电阻． 要点诠释：
电位差计校准电流表
电位差计校准电流表
电位差计校准电流表 专业： 摘要： 电位差计不需要从待测电路中取出电流，不会干扰到待测电路的工作状态，因而可以进行精密测量。由于结构中采用了高精密度的电阻元件，标准电池和灵敏的检流计，因而测量结果具有很高的精度。由于学生式电位差计准确度等级为0.1级，而通常所用的电流表只有0.5级。本实验通过设计一个合理的电路和选定合适的器材，校准一个20mA电流表。 关键字：电位差计等级电流表校准 引言： 通过用电位差计校准电表和测电阻，加强对设计性实验的练习，培养独立工作能力；并且学习到校准电表和测电阻的一种方法；还能更好地掌握电位差计的使用方法，加深对电位差计工作原理的理解。 实验目的： 1、了解补偿法测电动势的原理 2、掌握电位差计测电动势的使用方法 3、学习用电位差计校准电表的方法 原理简述： 实验前，计算RX允许通过的Imax，为避免发热，常取1/5Im为最大工作电流 一、实验中应用的原理 1、电位补偿原理 一定的电源具有一定的电动势，如果直接用伏特计接在电源的两极，用电压表不能准地测电动势。电压表可以测量电路各部分的电压，但不能测量具有内阻的电源的电动势。因为电压表并联在电源的两端时（图1），根据闭合欧姆定律可知，电压表的指示是此时电源的端电压，而不是它的电动势。因为这时电路中有电流通过，根据全电路欧姆定律有：
即 r I E V r I V E x x ?-=?+= 图1 补偿法原理图 E —电源电动势；r —电源内阻；I —回路中电流；V —电压表指示数；电压表的指示数V ，表示电源的端电压；Ir 为电源内阻上的电压降。由于电源内阻是未知的，因此由上式不能根据V 的值准确确定电源的电动势。显然只有在待测电路中没有电流通过的条件下，测得的电源两极之间的端电压才是电源的电动势的准确值。利用补偿法可以满足这种条件。其原理如图1所示。图中E x 是被测电动势，E s 是可调节电动势大小的标准电源。两个电源通过检流计G 对接在一起。调节电动势E s 的大小，使回路中检流计指针指示为零（即回路电流为零），则E x 与E s 的电动势大小相等，则有E x =E s 。 此时称电路达到平衡。知道了平衡状态下E s 的大小，就可以确定被测电动势E x 的值了，这种测定电源电动势的方法叫补偿法。利用补偿法制成的测量电位差（或电动势）的仪器就叫做电位差计。 图2是将被测电动势的电源Ex 与一已知电动势的电源E O “+”端对“+”端，“-”端对“-” 端地联成一回路，在电路中串联检流计“G ”，若两电源电动势不相等，即Ex≠E 0， 回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E O 可调并已知，那么改变E O 的大小，使电路满足E X =E 0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势E X 得到己知电动势E O 的完全补偿。可以根据已知电动势值E O 定出E X ，这种方法叫补偿法。如果要测任一电路中两点之间的电压，只需将待测电压两端点接入 图2 上述补偿回路代替Ex ，根据补偿原理就可以测出它的大小。我们知道，用电压表测量电压时，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态，用补偿法测电压时，补偿电路中没有电流，所以不影响被测电路的状态。这是补偿测量法最大的优点和特点。 2、电位差计的工作原理 电位差计的原理线路如图2所示。其中E s 为标准电池，E x 为被测电源，E 是工作电源，G 是检流计。由工作电源E ，电阻R 、R 1及R n 串联组成的电路称为辅助电路（R －R s －R n －E ）。调节R n 可改变电路的工作电流。使用电位差计可分两个步骤。 （1）校准工作电流
用电位差计测电动势实验报告
用电位差计测电动势实验报告 篇一：十一线电位差计测电动势(实验报告) 大学物理实验报告 实验名称电位差计测量电动势实验日期实验人员 【实验目的】 1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2. 理解电位差计的工作原理——补偿原理； 3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法； 4. 熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验仪器】 11线板式电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、保护电路组 【实验原理】 电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。由于电源有内阻r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0）的大小，它小于电动势。
显然，为了等于其电动势E。 1. 补偿原理 ?? 如图1所示，把电动势分别为ES 、EX和检流计G 联成闭合回路。当ES EX时，检流计指针偏向另一边。只有当ES = EX时，回路中才没有电流，此时I＝0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。反过来说，若I＝0 ，则ES = EX。 能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。此时，电源的端电压U才 图1 补偿电路 2. 十一线电位差计的工作原理 如图2所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工 作回路，由它提供稳定的工作电流I0；由待测电源EX、检流计G、电阻丝CD构成的回 路称为测量回路;由标准电源ES、检流计G、电阻丝CD 构成的回路称为定标（或校准） 回路。调节总电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差U0的大小。C、D 为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以
《测定电池的电动势和内阻》实验报告范例
测定电池的电动势和内阻 日期： 年 月 日 实验小组成员： 【实验目的】 1．掌握测定电池电动势和内阻的方法； 2．学会用图象法分析处理实验数据。 【实验原理】 1．如图1所示，当滑动变阻器的阻值改变时，电路中路端电压和电流也随之改变.根据闭合电路欧姆定律，可得方程组： r r 2211I U I U +=+=εε。 由此方程组可求出电源的电动势和内阻 2 11 221I I U I U I --= ε，2112I I U U r --=。 2．以I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出的几组U 、I 值画出U -I 图象，将所得的直线延长，则直线跟纵轴的交点即为电源的电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻r 的值；也可用直线与横轴的交点I 短与ε求得短 I r ε =。 【实验器材】 干电池1节，电流表1只（型号： ，量程： ），电压表1只（型号： ，量程： ），滑动变阻器1个（额定电流 A ，电阻 Ω），开关1个，导线若干。 【实验步骤】 1．确定电流表、电压表的量程，按电路图连接好电路。 图1 实验电路图
2．将滑动变阻器的阻值调至最大。 3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录电流表和电压表的示数。 4．用与步骤3同样的方法测量并记录6-8组U、I值. 5．断开开关，整理好器材。 6．根据测得的数据利用方程求出几组ε、r值，最后算出它们的平均值。 7．根据测得的数据利用U-I图象求得ε、r。 【数据记录】 表1 电池外电压和电流测量数据记录 【数据处理】 1.用方程组求解ε、r 表2 电池的电动势ε和内阻计r算记录表 2.用图象
法求出ε、r（画在下面方框中） 图2 电池的U－I图象 【实验结论】 由U－I图象得：电池的电动势ε= V，r= Ω。 【误差分析】 1．系统误差 以实验电路图1进行原理分析。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。
电位差实验报告
电位差实验报告 篇一：大学物理实验报告----电位差计的使用 大学物理实验报告——电位差计的使用 篇二：电位差计校准电表实验报告(完整版) 电位差计校准电流表 1 2 3 4 5 篇三：物理实验报告9_电位差计 实验名称：电位差计 实验目的： a．了解电位差计改装的原理，掌握一般使用的方法 b．学习使用电位差计校准电流表 实验仪器： UJ33a型电位差计等。 实验原理和方法： 一、“UJ33a型电位差计”使用方法 倍率开关K1平时处于“断”位置，使用时旋转到所需位置（本实验
为“?1”位置），开关K3旋转至“测量”位置。接通电源后，旋动“调零”旋钮使检流计指零；将K2键扳向“标准”，旋动“工作电流调节”旋钮，使检流计指针指零，这时工作电流达到额定值10.0000ma，仪器准备就绪。 测量时，将调节补偿电压的三个盘或旋钮调到与待测电压差不多大小后，将K2键扳向“未知” 位置，调节读数盘（一般调最右边的大盘即可），使检流计指针返零，松开K2键，即可读数。测量完毕，K1扳回“断”位置。二、电位差计工作原理和测量线路电位差计采用比较法（补偿法）测量电压，测量时无须从待测电路取出电流，不会干扰待测电路的工作状态，因而可以进行精密的测量。由于在结构上采用了高精度的电阻元件、标准电池和灵敏的检流计，因而测量结果具有很高的精度。使用时将K2键扳向“标准”，使标准电阻两端的电压()与标准电池电动势比较，调节“工作电流调节”旋钮使检流计指零，则工作电流为10.000ma，再将待测电压与某一段电阻上的电压进行比较，从而确定待测电压。 三、校准微安表按照线路图连接好电路，并将标准电阻两旁的导线接到电位差计的“未知”接线柱，就可进行微安表校准。所谓“校准”就是在每个电表电流读数下，测定电阻两端的准确电压，从而算出准确电流，再与电表读数电流进行比较。所谓“上行”是指电流表读数由小到大逐点测定相应的电压值（读至小数点后3位）；“下行”则由大到小逐点进行测定。校准电流数据填入到数据记录表中。注意：1.校准电表前必须先进行检流计调零，并校准工作电流；2.校准时要随
高中物理实验测定电池的电动势和内阻总结大全(高分秘籍)
第6讲实验测定电池的电动势和内阻 1．某课题研究小组，选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r.(电动势约为4 V，内阻在几欧到几十欧之间) A．电压表V(量程6 V，内阻约为6.0 kΩ) B．电流表A(量程2 mA，内阻约为50 Ω) C．电阻箱R(0～999.9 Ω) D．开关S一只、导线若干 (1)某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，你认为可行吗？请说明理由：___________________________________________________________. (2)今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，请画出实验电路图． (3)根 据(2)中实 验电路测 得的5组 U、R数据，已在图7－6－12中1 U－1 R坐标系中描出了各点，请作出图象．根 据图象求得E＝________ V，r＝________ Ω. 答案：(1)不可行．理由：根据所给数据，电路中电阻箱取最大值，电路中电流大于电流表量程2 mA，故不可行 (2)如右图所示 (3)如下图所示 3.6～3.7 9.5～10.5
2．为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图7－6－13所示的电路．闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图7－6－14所示的M、N两条U－I直线．请回答下列问题： (1)根据图7－6－14中的M、N两条直线可知( ) A．直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 B．直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 C．直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 D．直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 (2)图象中两直线交点处电路中的工作状态是( ) A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端B．电源的输出功率最大 C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5 W D．电源的效率达到最大值 (3)根据图7－6－14可以求得定值电阻R0＝________ Ω，电源电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω. 答案：(1)BC (2)AC (3)2.0 1.50 1.0 3.(2020·宜昌调研)现有一特殊的电池，其电动势E约为9 V，内阻r在35 Ω～55 Ω范围，最大允许电流为50 mA.为测定这个
用电位差计测电动势
电位差计测量电动势及内阻电位差计是通过与标准电势源的电压进行比较来测定未知电动势的仪器，被广泛地应用在计量和其它精密测量中。由于电路设计中采用补偿法原理，使被测电路在实际测量时通过的电流强度为零，从而可以达到非常高的测量准确度。虽然随着科学技术的进步，高内阻、高灵敏度的仪表的不断出现，在许多测量场合都可以由新型仪表逐步取代电位差计的作用，但电位差计这一典型的物理实验仪器，采用的补偿法原理是一种十分可取的实验方法和手段。 实验目的 1. 学习和掌握电位差计的补偿原理。 2. 掌握电位差计进行测量未知电动势的基本方法。 3. 学习对实验电路参数的估算、校准及故障排除的方法。 实验仪器 电位差计实验仪、型新型十一线电位差计、待测电动势 实验原理 1.补偿法原理 补偿法是一种准确测量电动势（电压）的有效方法。如图所示，设为一连续可调的标准电源电动势（电压），而为待测电动势，调节的大小使检流计示零，即回路中电流，电路达到平衡补偿状态，此时待测电动势与标准电动势相等，则。这种利用补偿原理测电动势的方法称为补偿法。 2．电位差计原理 电位差计就是一种根据补偿法思想设计的测量电动势（电压）的仪器。十一线电位差计是一种教学型电位差计，如图2所示，为待测电动势，为标准电池。可调稳压电源、与长度为的电阻丝为一串联电路，工作电流在电阻丝上产生电位差。触点可在电阻丝上任意移动，因此可得到相应改变的电位差。 当合上向上合到处，调节可调工作电源，改变工作电流，改变触点
位置，可使检流计指零，此时与达到补偿状态。则： （1） 式中为单位长度电阻丝的电阻，为电阻丝段的长度，为单位长度电阻丝上的电压，称为校正系数。 保持工作电流不变，即保持电源电压不变，向下合到处，即用代替，再次调节触点的位置，使电路再次达到平衡，此时若电阻丝长度为，则： （2） 即可测出待测电源电动势。 实验内容 （1） 按原理图正确连接电路： 图为测量干电池电动势时的连接图，按原理图把与正确连接。 合上电源总开关，打开电压开关K1，K2拨到中间位置，K3先断开，即串联的保护电阻（降低灵敏度），若使用仪器内设的检流计与标准电势源，转换开关、均向下合，如果要使用外接检流计或外接标准电池，则或应向上合并接入相应外接设备。数字式检流计档位拨到断开，调节数字式检流计调零旋钮使检流计读数为零。 （2） 工作电流标准化：
实验：测定电池的电动势和内阻教案
2.10实验：测定电池的电动势和内阻 教材分析 “实验：测定电池的电动势和内阻”是人教版高中物理选修3-1第二章第十节的内容，它是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，又能激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。 教学目标 （一）知识与技能 1、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理。 2、掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法. 3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。 （二）过程与方法 1、体验测定电源的电动势和内阻的探究过程，以及获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。 2、学会利用图像处理数据的方法。 （三）情感态度与价值观 使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。 重点难点 重点：探究测定电池电动势和内阻的原理和方法，掌握如何进行数据处理和误差分析 难点：如何利用图像得到结论以及实验误差的分析 学情分析 学生已经掌握了闭合电路欧姆定律，并且已经有从电路的内、外电阻来分析电路的意识，但是由于对电学实验接触比较少，对实验电路的选择、设计能力还没有形成，对于电路的分析能力仍需进一步的加强，这也是本实验探究的一个重要任务。另外，对于数据的处理，学生较熟悉的是计算法〔亦称代数法〕，利用图像处理数据的能力的培养是本次实验探究的另一个重要任务。 教学方法 实验法，讲解法、讨论法 课前准备 1．学生的学习准备：预习学案。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，导学案（包括课前预习学案，课内探究学案，课后习题）。 3．教学环境的设计和布置：四人一组，实验教学。 教学过程
用电位差计校准毫安表实验
用电位差计校准毫安表实验 电势差计是最常用的电工仪器之一，其工作原理是基于补偿法 . 在测量时由于补偿回路中电流为零，即不从被测电路中取得电流，故不改变被测电路的工作状态( 当然不是绝对的检流计灵敏度越高，越接近于零) . 电势差计不仅可以用来测定电源的电动势，而且还可以作为校准电流表或电压表的标准仪器，或对电阻作精确测定. 【预习要求】 1．复习实验九电势差计 . 2．参阅实验三十五电表改装和万用表设计 . 【实验目的】 1．训练应用误差理论，来进行测量电路的设计和测量条件的选择. 2．加深对补偿法测量原理的理解和运用. 【实验仪器】 UJ31型电势差计，毫安表，电压表，标准电阻，电阻箱，稳压电源，滑线变阻器 【如图所示】
1 . 校准量程为3V 的电压表 (1) 调节稳压电源在4V左右，设计校准电压表的控制电路(参阅实验三十变阻器的分压与限流电路). (2) 根据电势差计和待校表的量程，选取适当的分压比和分压器的电阻 . (3) 作ΔU ～U 校准曲线，对待校表精度作出评价 . 2 . 校准量程为 3 mA 的电流表 (1) 调节稳压电源作3V 固定输出，设计校准电流表的控制电路 . (2) 要求控制电路电流调节范围为0.3 ～3mA ，选取适当取样电阻和滑线变阻器阻值 . (3) 作ΔI ～I 校准曲线，对待校表精度作出评价 . 3 ．用UJ31型电势差计测毫安表的内阻，画出实验电路图，正确选择电位差计的量程和标准电阻大小,并计算不确定度 . 【思考题】
1.在校准电表时，为什么需要把电压(或电流)从小到大，再从大到小做一遍?如果两者不结果完全一致，说明了什么问题？ 2.在毫安表的内阻测定时，是否也一定要先进行工作电流标准化，才能进行测量？能否可以不用标准电阻，直接通过用电势差计测出 毫安表两端电压后，再除以毫安表电流读数来求出它的内阻？
电位差计的原理和使用
实验八 电位差计的原理和使用 【实验目的】 1．掌握电位差计的工作原理和正确使用方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用。 2．训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测干电池、待测电阻、开关和导线等。 【实验原理】 如图5.8.1所示，电位差计的工作原理是根据电 压补偿法，先使标准电池E n 与测量电路中的精密电阻R n 的两端电势差U st 相比较，再使被测电势差（或电压）E x 与准确可变的电势差U x 相比较，通过检流计G 两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。 校准：将K 2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接，R n 取一预定值，其大小由标准电池E S 的电动势确定；把K 1合上，调节R P ，使检流计G 指零，即E n = IR n ，此时测量电路的工作电流已调好为 I = E n /R n 。校准工作电流的目的：使测量电路中的R x 流过一个已知的标准电流I o ，以保证R x 电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻R x 上的）实际电压值相一致。 测量：将K 2打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持I o 不变（即R P 不变），K 1合上，调节R x ，使检流计G 指零，即有E x = U x = I o R x 。 由此可得x n n x R R E E = 。由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据R x 电阻值标出其对应的电压刻度值，因此只要读出R x 电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势E x 的测量值。 所以，电位差计使用时，一定要先“校准”，后“测量”，两者不能倒置。 【实验装置】 1. UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或mV V 17110-μ（1K 置10?档）。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准 图5.8.1 电位差计的工作原理 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
电位差计校准电表实验报告记录(完整版)
电位差计校准电表实验报告记录(完整版)
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电位差计校准电流表 一、实验目的 1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。 2.掌握使用电位差计校准电表的方法。 3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 三实验仪器： 学生式电位差计，标准电池，稳压电源，可变电阻器箱两台，待校准电流表(20mA)，标准电阻Rs。
四、实验原理： 1、电位补偿原理 。 如图是将被测电动势的电源Ex 与一已知电动势的电源E O “+”端对“+”端，“-”端对“-”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G ”，若两电源电动势不相等，即Ex≠E O 回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E O 可调并已知，那么改变E O 的大小，使电路满足E X =E 0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势E X 得到己知电动势E O 的完全补偿。可以根据已知电动势值E O 定出E X ，这种方法叫补偿法。我们知道，用电压表测量电压时，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态，用补偿法测电压时，补偿电路中没有电流，所以不影响被测电路的状态。这是补偿测量法最大的优点和特点。 2、电位差计 按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。由上述补偿原理可知，采用补偿法测量电动势对E O 应有两点要求：（1）可调。能使E O 和E X 补偿。（2）精确。能方便而准确地读出补偿电压E O 大小，数值要稳定。 E E R a b c d Eo Ex Io
测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析
测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析 公主岭市第一中学 魏景福 2012.11.12 测电池的电动势和内阻的实验是高中物理电学部分的一个重点实验，也是高考的热点实验，笔者就此实验的常见方法（“伏安法”、 “伏阻法”、 “安阻 法”）及误差分析的问题谈一谈个人的观点。 一、用“伏安法”测电池的电动势和内阻 用“伏安法”测电池的电动势和内阻就是用电流表和电压表测电池的电动势和内阻，是通过电流表和电压表测出外电路的电流和路端电压，然后利用闭合电路的欧姆定律求出电池的电动势和内阻。实验要求多测几组I.U 数据,求出几组E.r 值,然后取他们的平均值。还可以用作图法处理，即利用电池的U.I 图象求出E.r 值。 用“伏安法”测电池的电动势和内阻分为电流表“内接”和电流表“外接”两种接法。 实验误差有：1、偶然误差,主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I 图象时描点不很准确；2、系统误差，主要来源于没有考虑电压表的分流和电流表的分压作用。 （一）、电流表内接（相对待测元件——电池） 1、电流表内接时测量原理：如图1所示，电压表.电流表分别测出两组路端电压和总电流的值， 则11U E I r =- ①，22U E I r =- ②， ① - ② 解得 21 12 U U r I I -=- ③， ③带入①解得 1221 12 I U I U E I I -= - ④，
2、系统误差分析：图1电路由于电流表分压使电压表读数（测量值）小于电源的实际路端电压（真实值）。导致实验产生系统误差。 （1）通过理论的推导分析误差： 设电流表的内阻为A R ，电池的电动势和内电阻的真实值分别为0E 和0r 。 则有 1101 A U I R E I r +=- ⑤ 22020A U I R E I r +=- ⑥ ⑤﹣⑥ 得 12 021 A U U r R I I -=-- ⑦ ⑦代入⑤得2112 021 I U I U E I I -= - ⑧ 比较⑦、⑧式和③、④可知 r ＞ 0r ，E ＝0E . 不难看出电流表内接时测得的内电阻偏大，测得的电动势准确。但由于内电阻的相对误差太大，故一般不用此接法。 （2）通过图像的比较分析误差： 由U E Ir =-这一理论公式在坐标系里画出理论线（如图2中的实线），其纵坐标上的截距和斜率的绝对值就是真实值0E 和0r 。用两只表的读数来表示横、纵坐标，由于电流表的分压使电压表的读数小于真实的路端电压，相差A U I R ?=，A R 是一定的，I 越大U ?就越大，I 越小U ?就越小。I ＝0时U ?＝0，所绘制的图线称为实验线（如图2中的虚线）。其纵轴上的截距和图线的斜率的绝对值就电动势和内阻的测量值E 和r ,由图2可见r ＞ 0r ，E ＝0E .
用电位差计校准电压表
用电位差计校准电压表 *** *** ******** 摘 要：电压表经过长期使用，准确度降低，实验室一般用电位差计加以校准，作出校 准曲线，消除误差，达到校准的目的。 关 键 字：电位差计 电压表 校准 引 言：由于电位差计准确度等级，而通常所用的电压表只有0.5级甚至5级，从精度 上来说完全可以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要用小量程的电位差计校准大量程的电压表必须设计一个合理的电路通过分压的方式实现。 实验原理：电压表和电位差计都是测量电位差的仪器,只要将美两者并联去测量同一个电 压即可进行校准.只是一般电位计的量程较小,不能与量程较大的电压表同时去测一较大电压,为此我们只要用一分压箱（可以利用两个电阻箱来设计）分压,用电位差计测得分压箱上一定比例的电压,再乘上所使用的分压箱的倍率,即可得到电压表两端的实际电压。同样,调节滑线变阻器,读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值,即可作出电压表的校准曲线.如果电压表量程小于电位差计量程,则可直接校准. 电位差计原理简述 ①电位差计按电压补尝原理构成。将被测电动势与一已知电动势的电源正端相对，负端相对连成回路电路中检流计指示为零，这时待测电动势与已知电动势补尝。电位差计测电动势应有两点要求：可调和精确。 ②电位差计每次使用前还应校准 如图，将天关倒向x E 保持R 不变，只 要x E ≤ab R I 0求，调节c,d 使检流计无偏 转，这时c,d 间的电阻为x R ，电压为 x E =x R I 0. 校准电位差计 用电位差计校准电压表 电压表和电位差计都是测量电位的仪器，只要两者并联去测量同一个电压即可进行校准。只是一般的电位计的量程较小，不能与量程较大的电压表同时去测一较大的电压，为此我们可以将一分压箱与电压表并联，只要用电位差计测得分压箱上一定比例的电压，再乘上所使用的分压箱的倍率，即可得到电压表两端的实际电压，同样，调节滑线变阻器，读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值，即可作出电压表的校准曲线。
高中物理必备知识点 测定电池的电动势和内阻
第6讲 实验 测定电池的电动势和内阻 1．某课题研究小组，选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E 和内阻r .(电动势约为4 V ，内阻在几欧到几十欧之间) A ．电压表V(量程6 V ，内阻约为6.0 k Ω) B ．电流表A(量程2 mA ，内阻约为50 Ω) C ．电阻箱R (0～999.9 Ω) D ．开关S 一只、导线若干 (1)某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，你认为可行吗？请说明理由：___________________________________________________________. (2)今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，请画出实验电路图． (3)根据(2)中实验电路测得的5组U 、R 数据，已在图7－6－12中1U －1R 坐标系中描出了各点，请作出图象．根据图象求得E ＝________ V ，r ＝________ Ω. 答案：(1)不可行．理由：根据所给数据，电路中电阻箱取最大值，电路中电流大于电流表量程2 mA ，故不可行 (2)如右图所示 (3)如下图所示 3.6～3.7 9.5～10.5 2．为了测定电源电动势E 的大小、内电阻r 和定值电阻R 0的阻值，某同学利用DIS 设计了如图7－6－13所示的电路．闭合电键S 1，调节滑动变阻器的滑动触头P 向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图7－6－14所示的M 、N 两条U －I 直线．请回答下列问题：
(1)根据图7－6－14中的M 、N 两条直线可知( ) A ．直线M 是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 B ．直线M 是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 C ．直线N 是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 D ．直线N 是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 (2)图象中两直线交点处电路中的工作状态是( ) A ．滑动变阻器的滑动头P 滑到了最左端 B ．电源的输出功率最大 C ．定值电阻R 0上消耗的功率为0.5 W D ．电源的效率达到最大值 (3)根据图7－6－14可以求得定值电阻R 0＝________ Ω，电源电动势E ＝________ V ，内电阻r ＝________ Ω. 答案：(1)BC (2)AC (3)2.0 1.50 1.0 3.(2010·宜昌调研)现有一特殊的电池，其电动 势E 约为9 V ，内阻r 在35 Ω～55 Ω范围，最 大允许电流为50 mA.为测定这个电池的电动势和 内阻，某同学利用如图7－6－15甲所示的电路 进行实验．图中电压表的内电阻很大，对电路的 影响可以不计，R 为电阻箱，阻值范围为0～9 999 Ω，R 0是定值电阻． (1)实验室备有的保护电阻R 0有以下几种规格，本实验应选用( ) A ．10 Ω，2.5 W B ．50 Ω，1.0 W C ．150 Ω，1.0 W D ．1 500 Ω，5.0 W (2)该同学接入符合要求的R 0后，闭合开关S ，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U 再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图7－6－15乙所示的图线．则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示________． (3)根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E 为________ V ，内电阻r 为________ Ω. 解析：(1)当R ＝0时，应该有R 0＋r ≥95×10 －2，即R 0≥145 Ω可保证电路中电流小于最大允许电流，R 0应该选择C ，并且选C 后R 0消耗的最大功率小于1 W. (2)1R 0＋R /1U ＝I ，即回路中的电流． (3)根据U ＝E －Ir ①，
电位差计校准电压表
电位差计校准电压表 一、实验目的 1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。 2.掌握使用电位差计校准电表的方法。 3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 二、实验仪器 UJ31型直流低电势箱式电位差计、直流稳压电源（3V）、滑线变阻器、待校电压表（量程1V）、电阻箱2个、单刀单掷开关、连接导线 三、实验原理 1.电位补偿原理如图 是将被测电动势的电源Ex与一已知电动势的电源EO“+”端对“+”端，“-”端对“-”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G”，若两电源电动势
不相等，即Ex≠EO回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势EO可调并已知，那么改变EO的大小，使电路满足EX=E0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势EX得到己知电动势EO 的完全补偿。可以根据已知电动势值EO定出EX，这种方法叫补偿法。 ２UJ31型直流低电势箱式电位差计测量电压原理. 电位差计的工作原理是根据电压补偿法，先使标准电池与测量电路中的精密电阻的两端电势差相比较，再使被测电势差（或电压）与准确可变的电势差相比较，通过检流计G两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。 四、实验步骤： ◆连接并校准电位差计 1、根据室温下，标准电池电动势的值连接好校准电位差计的线路。 2、将电位差计选择开关旋至“标准”位置，进行工作电流标准化调节，调节各电阻旋钮使检流计G指零，注意工作电流调定后，在测量未知电动势时不得再调节工作电流调节盘。 ◆校准电压表
1、测量线路图如图所示， 根据电位差计的量程和被校电表量程选好分压箱的倍率。（校准10V量程，R1/R2=171/10000，电位差计量程为0—171mv） 2、将电位差计选择开关打到未知档，调节滑动变阻器R，使电压表指示值为第一个测量的指示值（从较小值开始），读出电位差计的读数，再乘以分压箱的倍率即为此时电压表两端的实际电压U1。 3、逐渐增大电压表指示值，重复上面操作，得电压表指示最大值，共测10次。 4、再从最大值开始逐渐减小电压值，重复2、3操作，测得10组电压值U2。 5.数据处理
实验十二 用电位差计测量电动势
实验4—14 电位差计测电动势 电位差计是精密测量中应用最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。 【实验目的】 1. 掌握电位差计的工作原理和结构特点。 2. 学习用线式电位差计测量电动势。 【实验原理】 若将电压表并联到电池两端，就有电流I 通过电池内部。由于电池有内电阻r ，在电池内部不可避免地存在电位降落r I ，因而电压表的指示值只是电池端电压r V E I =-的大小。只有当I =0时，电池两端的电压才等于电动势。 采用补偿法，可以使电池内部没有电流通过，这时测定电池两端的电压即为电池电动势。如图4-14-1所示，按通K 1后，有电流I 通过电阻丝AB ，并在电阻丝上产生电压降R I 。如果再接通K 2，可能出现三种情况： 1. 当x CD E V >时，G 中有自右向左流动的电流（指针偏向右侧）。 2. 当x CD E V <时，G 中有自左向右流动的电流（指针偏向左侧）。 3. 当x CD E V =时，G 中无电流，指针不偏转。将这种情形称为电位差计处于补偿状态，或者说待测电路得到了补偿。 在补偿状态时，x CD E IR =。设每单位长度电阻丝的电阻为0r ，CD 段电阻丝的长度为x L ，于是 x x L Ir E 0= (4-14-1) 将保持可变电阻n R 及稳压电源E 输出电压不变，即保持工作电流I 不变，再用一个电动势为s E 的标准电池替换图中的x E ，适当地将C D 、的位置调至''C D 、，同样可使检流计G 的指针不偏转，达到补偿状态。设这时''C D 段电阻丝的长度为s L ，则 ''0s C D s E IR Ir L == （4-14-2） 将（4-14-1）和（4-14-2）式相比得到 图4-14-1
电位差计测电动势
实验六 电压补偿及电流补偿实验 电位差计是一种精密测量电位差（电压）的仪器，它的原理是使被测电压和一已知电压相互补偿（即达到平衡），其准确度可高达0．001%。它还常被用以间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在科学研究和工程技术中广泛使用电子电势差计进行自动控制和自动检测。 【实验目的】 1．掌握补偿法测电动势的基本原理。 2．用UJ-31型低电势电位差计校准电流表。 【实验原理】 １．补偿原理： 图6-1中用已知可调的电信号0E 去抵消未知被测电信号x E 。当完全抵消时（检流计G 指零），可知信号0E 的大小就是被测信号x E 的大小，此方法为补偿法，其中可知信号为补偿信号。 ２．电位差计的原理： 图6-2是UJ31 型电位差计的原理简图。UJ-31型电位差计是一种测量直流低电位差的仪器，量程分为17mV （最小分度1μV ，倍率开关K 1旋至×1）和170mV （最小分度10μV ，倍率开关旋到×10）两档。该电路共有3个回路组成：①工作回路②校准回路③测量回路。 (1)校准：为了得到一个已知的“标准”工作电流mA 10I 0＝ 。将开关S 合向“标准”处，N E 为标准电动势1.0186v ，取N R ＝101.86Ω，调节“粗”“中”“细”三个电阻大小使检流计G 指零，显然 mA R E I N N 100== （6-1） (2)测量:将开关S 合向“测量”处，x E 是未知待测电动势。保持mA 10I 0＝，调节x R 使检流计G 指零，则有 x x R I E 0= （6-2） 图6-1 补偿原理 图6-2 电位差计原理图
x R I 0是测量回路中一段电阻上的分压，称为“补偿电压”。 被测电压x E 与补偿电压极性相反、大小相等，因而相互补偿（平衡）。这种测量未知电压的方式叫“补偿法”。 补偿法具有以下优点： ①电位差计是一电阻分压装置，它将被测电压X U 和一标准电动势接近于直接加以并列比较。X U 的值仅取决于电阻比及标准电动势，因而能够达到较高的测量准确度。 ②上述“校准”和“测量”两步骤中，检流计两次均指零，表明测量时既不从标准回路内的标准电动势源（通常用标准电池）中也不从测量回路中吸取电流。因此，不改变被测回路的原有状态及电压等参量，同时可避免测量回路导线电阻，标准电阻的内阻及被测回路等效内阻等对测量准确度的影响，这是补偿法测量准确度较高的另一个原因。 ３．电流表的校准： 所谓校准是使被校电流表与标准电流表同时测量一定的电流，看其指示值与相应的标准值（从标准电表读出）相符的程度。校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差，即 标称误差=100?量程 最大绝对误差% （6-3） 根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，常记为K 。例如,若0.5%<标称误差≤1.0%，则该电表的等级为1.0级。 【实验仪器】 UJ31 型电位差计；毫安表；平衡指示仪（检流计）；直流稳压电源；滑线变阻器；模拟标准电阻；导线；开关等。 【实验步骤】 1．先将检流计“AC5型检流计”电源打开预热15分钟。 2．按照图6-3所示连接好电路。图中E '是“TH-SS3022型数显直流稳压电源”；ACB 是滑线变阻器；R 是电阻箱；0R 是模拟标准电阻；mA 是被校电流表。 如图6-4，电位差计上的“标准”接线柱接“FB204型标准电势”；“检流计”接线柱接“AC5型检流计”；“5.7～6.4”接线柱接“晶体管稳压电源”；“未知1”接线柱接“模拟标准电阻”（注意各接线柱的极性不能接反）。 3．“AC5型检流计”调零。将开关打到“调零”处，调节“调零”旋钮，直到指针指图6-4 UJ31型电位差计面板示意图 标准 检流计 5.7V －6.4V 未知1 未知2 R N ×10 ×1 未知1 未知2 标准 粗 细 短路 ×1mV ×0.1mV ×0.001mV II III I P r 1 r 2 r 3 S j ′ 图6-3 电流表校正电路图