電位差計工作原理及使用方法

1、實驗十二 電極制備和電池電動勢測定工作原理工作原理電位差計是利用電位差計是利用補償法補償法測量直流電動勢測量直流電動勢(或電壓或電壓)的精密儀器，其工作原理如的精密儀器，其工作原理如下圖所示。下圖所示。工作電源工作電源E，限流電阻，限流電阻Rp，滑線電阻，滑線電阻RAB構(gòu)成輔構(gòu)成輔助回路，待測電源助回路，待測電源Ex(或標(biāo)準(zhǔn)電池或標(biāo)準(zhǔn)電池En)，檢流計，檢流計G 和和RAC構(gòu)成補償回路。按圖中規(guī)定電源極性接入構(gòu)成補償回路。按圖中規(guī)定電源極性接入E、Ex，雙向開關(guān)，雙向開關(guān)K打向打向2，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)C點，使流過點，使流過G 中的電流為零中的電流為零(稱達到平衡，若稱達到平衡，若EEx或或E、Ex極

2、極性接反，則無法達到平衡性接反，則無法達到平衡)，則，則Ex=VAC =IRAC 即即Ex被電位差被電位差I(lǐng)RAC 所補償。所補償。I 為流過滑線電阻為流過滑線電阻RAB 的電流，稱輔助回路的工作電流。若已知的電流，稱輔助回路的工作電流。若已知I 和和RAC，就可求出，就可求出Ex。實際的電位差計，滑線電。實際的電位差計，滑線電阻由一系列標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)而成，工作電流總是阻由一系列標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)而成，工作電流總是標(biāo)定為一固定數(shù)值標(biāo)定為一固定數(shù)值I0，使電位差計總是在統(tǒng)一的，使電位差計總是在統(tǒng)一的I0下達到平衡，從而將待測電動勢的數(shù)值直接標(biāo)下達到平衡，從而將待測電動勢的數(shù)值直接標(biāo)度在各段電阻上度在各段

3、電阻上(即標(biāo)在儀器面板上即標(biāo)在儀器面板上)，直接讀取，直接讀取電壓值，這稱為電位差計的校準(zhǔn)。電壓值，這稱為電位差計的校準(zhǔn)。工作原理工作原理校準(zhǔn)和測量可以采用同一電路，校準(zhǔn)和測量可以采用同一電路，將雙向開關(guān)將雙向開關(guān)K打向打向1，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)C 到對到對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)電池應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)電池En數(shù)值的位置數(shù)值的位置D處，處，再調(diào)節(jié)再調(diào)節(jié)Rp使檢流計指零，這時工使檢流計指零，這時工作電流準(zhǔn)確達到標(biāo)定值作電流準(zhǔn)確達到標(biāo)定值I0，I0 = En/RAD。校準(zhǔn)后就可進行測量，。校準(zhǔn)后就可進行測量，開關(guān)開關(guān)K打向打向2，注意不可再調(diào)，注意不可再調(diào)Rp，只需移動只需移動C，找到平衡位置，就，找到平衡位置，就可以從儀器面板上

4、讀出待測電壓可以從儀器面板上讀出待測電壓值。值。對消法測電動勢的優(yōu)點對消法測電動勢的優(yōu)點 1被測電池和標(biāo)準(zhǔn)電池中無電流通過，因而其電動勢被測電池和標(biāo)準(zhǔn)電池中無電流通過，因而其電動勢不會發(fā)生改變。不會發(fā)生改變。2由于所制備的標(biāo)準(zhǔn)電池由于所制備的標(biāo)準(zhǔn)電池En、標(biāo)準(zhǔn)電池補償電阻、標(biāo)準(zhǔn)電池補償電阻Rn和被測電池補償電阻和被測電池補償電阻Rc均具有較高精度，因而測量結(jié)均具有較高精度，因而測量結(jié)果較為準(zhǔn)確。果較為準(zhǔn)確。3不需測出線路中所流過電流不需測出線路中所流過電流I的數(shù)值。的數(shù)值。對消法測電動勢的實驗裝置UJ25型電位計面板圖1-電計按鈕；電計按鈕；2-轉(zhuǎn)換開關(guān)；轉(zhuǎn)換開關(guān)；3-測量十進盤；測量十進盤；

5、4-工作電流調(diào)節(jié)；工作電流調(diào)節(jié)；5-溫度補償溫度補償電計-+-+-+標(biāo)準(zhǔn)未知1未知2-2.9-3.3V1.95-2.0V屏工作電池AB粗中細微粗細短路12345SDC-A數(shù)字電位差綜合測試儀數(shù)字電位差綜合測試儀 面板結(jié)構(gòu)面板結(jié)構(gòu)相 當(dāng)于 滑線 電阻R相 當(dāng)于 可變 電阻rSDC-A數(shù)字電位差綜合測試儀數(shù)字電位差綜合測試儀 實物圖實物圖SDC-A數(shù)字電位差綜合測試儀數(shù)字電位差綜合測試儀 使用方法使用方法(1) 檢驗檢驗1）用測試線將被測電源按）用測試線將被測電源按“+” “-”極性與測試插孔連接；極性與測試插孔連接；2）將）將“測量選擇測量選擇”旋鈕置于旋鈕置于“內(nèi)標(biāo)內(nèi)標(biāo)”位置；位置；3）將）將

6、“100V” 旋鈕置于旋鈕置于“1”，補償旋鈕逆時針旋到底，其它旋鈕均，補償旋鈕逆時針旋到底，其它旋鈕均為為“0”，此時電位指示顯示，此時電位指示顯示“1.0000V”；4）待）待“檢零指示檢零指示”顯示數(shù)值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使顯示數(shù)值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使“檢零指示檢零指示”顯示為顯示為“0.0000”(2) 測量測量1）將）將“測量選擇測量選擇”旋鈕置于旋鈕置于“測量測量”位置；位置；2）調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)“100-10-5”五個旋鈕，使檢零指示顯示數(shù)值為負且絕對值最五個旋鈕，使檢零指示顯示數(shù)值為負且絕對值最小；?。?）調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)“補償補償”旋鈕使檢零指示顯示為旋鈕使檢零指示顯示為“0.00

7、00”，此時電位顯示值，此時電位顯示值即為被測電池的電動勢。即為被測電池的電動勢。測量電池vZn(s)|ZnSO4(0.1000mol kg-1)|CuSO4(0.1000mol kg-1)|Cu(s) vZn(s)|ZnSO4(0.1000mol kg-1)|甘汞電極甘汞電極 v甘汞電極甘汞電極|CuSO4(0.1000mol kg-1)|Cu(s)電極制備vCu電極制備：電極制備：Cu電極用細砂紙磨光在電極用細砂紙磨光在HNO3(6 mol dm-3)浸洗自來水沖洗蒸餾水浸洗自來水沖洗蒸餾水淋洗接電池負極電鍍淋洗接電池負極電鍍(i=2025mA cm-2，2030min)蒸餾水淋洗用濾紙吸

8、干。蒸餾水淋洗用濾紙吸干。vZn電極制備：電極制備：H2SO4浸洗自來水沖洗蒸餾浸洗自來水沖洗蒸餾水淋洗浸入水淋洗浸入Hg中中(3秒秒) 蒸餾水淋洗用濾蒸餾水淋洗用濾紙吸干。紙吸干。(注意：汞有毒！，濾紙放入指定注意：汞有毒！，濾紙放入指定的廣口瓶中的廣口瓶中) 實驗數(shù)據(jù)記錄實驗數(shù)據(jù)記錄室溫：室溫： ；大氣壓：；大氣壓： v1、 記錄上列三組電池的電動勢測定值記錄上列三組電池的電動勢測定值v2、計算時遇到電極電位公式、計算時遇到電極電位公式(式中式中t為為)如下如下: (飽和甘汞飽和甘汞)/V = 0.24380 - 6.5 10-4(t/ - 25)v3、.計算時有關(guān)電解質(zhì)的離子平均活度系數(shù)計算時有關(guān)電解質(zhì)的離子平均活度系數(shù) (25)如下：如下： 0.1000 mol kg-1 CuSO4 (Cu2+) = = 0.16 0.1000 mol kg-1 ZnSO4 (Zn2+) = = 0.15 實驗數(shù)據(jù)記錄實驗數(shù)據(jù)記錄v4、由測得的三個原電池的電動勢進行以下計算、由測得的三個原電池的電動勢進行以下計算: (1)由原電池由原電池B獲得獲得 和和 (2)由原電池由原電池C獲得獲得