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用线式电势差计测电动势
用线式电势差计测电动势
[预习思考题]:
为什么要对工作电流进行标准化调节?
答:对工作电流进行校准,目的就是要使电阻RAB中流过一个已知的“标准”电流。换言之,就是利用标准电池Es确定电阻丝RAB 上单位长度的电压降(即标定RAB上的电势差值),使电势差计成为一个大小可调,电压稳定的电源,从而准确测出Ex。
为什么电势差计测的是电池的电动势而不是端电压?
答:用电压表测电池的电动势时,有电流I通过电池内部,由于电池存在内阻r,所以在电池内部不可避免地存在电压降Ir,故电压表的示值是电池的端电压 V Ex-Ir。
而用电势差计测电池电动势,不从电池中取用电流(I 0),不改变电池的原有状态,其内阻不产生电压降,所以得到的测量结果必然就是电池的电动势。
在实验中R起什么作用?什么情况下取最大?什么情况下取最小?为什么?
答:在电势差计中设置保护电阻R既是为了保护检流计,同时也是为了保护标准电池。实验在校准工作回路电流和测量待测电动势的过程中,进行粗校、粗测时R取值最大;当进行细校、细测时取值为零。在粗校、粗测时,由于Rn和RAB的取值不确定,回路中电流较大。而检流计和标准电池允许通过的电流都很小,为了避免大电流对检流计和标准电池的损害,所以必须将R调至最大。这样做同时还可降低电势差计的灵敏度,便于粗调平衡。当粗校、粗测完成后,电路中电流已非常小,对检流计和标准电池不再具有损害作用,所以,在细调时需将R断开,确保电路完全达到平衡状态。
[实验后思考题]:
使电势差计平衡的必要条件是什么?
答:调节电势差计平衡的必要条件是:E、Es和Ex的正、负极性不能接错,同时还要满足条件E>Es,E>Ex。
2.在调节线式电势差计平衡时,当接通K1,并将K2合向Es(或Ex)后,无论怎样调节,检流计指针始终向一边偏,问有哪些可能的原因?
答:⑴.在校准时出现这种现象,原因为:工作回路不通,或是E与Es中 某一个的正负极性接错。
⑵.测量时出现这种现象,则是Ex极性接错。
分析: 参看教材P90图5.8-3。因为检流计是串接于校准回路(或待测回路)中,检流计指针偏转说明校准回路(待测回路)畅通完好。在校准时出现检流计指针一边偏的现象,应首先检查工作回路是否畅通,显然如工作回路不通,没有工作电流,检流计中只有校准回路的电流通过,必然形成指针一边偏。如工作回路没有故障,则应检查E和Es的正负极性是否接错。若E的极性接错,工作电流将由B端到D端经K3流过检流计。此时,Es的电流由C端到D端经K3流过检流计。若Es的极性接错,则工作电流由A端到C端对Es充电,两电流同向流过检流计。从上分析可知,无论E或Es的正负极性接错,都将使两电流同方向流过检流计,形成指针一边偏。
校准完成后在测量时出现检流计指针一边偏的现象,同上分析可知,必然是Ex的正负极性接错。
3.如何用线式电势差计测电池的内阻?画出线路简图,并导出内阻的计算公式。
答:用线式电势差计测电池内阻线路如右图。在待测回路中与Ex并联一条标准电阻Rs与开关K4串接的支路。
断开K4,调电势差计至平衡状态时,
有: 线线式电势差计
接通K4,调电势差计平衡后,测得电阻丝长度为Lr, 此时,Rs支路上的电压降为: 而对Ex、K4、R0回路,有: 即 将、 代入上式,得到:
1
第 3 页 共 4 页
K4
Ex
线式电势差计
Rs
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