1. 为什么可以用电势差计测量电源电动势
用电位差计测量电动势(或电压),是将未知电动势(或电压)与电位差计上的已知电压相比较。
它不像电压表那样要从待测线路中分流,因而不干扰待测电路,测量结果仅依赖准确度极高的标准电池和高灵敏检流计。所以,电位差计测量电压的精度较高。
2. 为什么可以用电势差计测量电源电动势的电压
答案:用万用电表测得电池两端的电势差并不是电源电动势。因为此时,万用电表和电池实际构成了一个闭合电路,这个电路中有微小的电流通过,电池的内电阻要消耗一部分电压,万用电表测得的实际上是这个闭合电路的路端电压,不是电源的电动势。
3. 为什么电势差计测量待测电势的电动势
1.补偿原理:
电位差计的测量原理实质:用它自己的输出电压和待测电压比较大小,故称为“电位差计”。如下图所示,设Ex是待测电动势或未知电压,E0是电压可调的电源,电表G是高灵敏度的检流计,Ex和E0通过检流计并联在一起。接通电路后调节E0的大小,当Ex=E0时,检流计将不偏转,即电路中没有电流,两个电源的电动势大小相等,称为“补偿”,若已知补偿状态下E0的大小,就可以确定Ex。这种测定电源电动势的方法叫做补偿法。电位差计就是应用补偿法原理设计的精密仪器。
2.UJ33a型直流携带式电位差计的工作原理:
如下图所示,UJ33a型直流携带式电位差计的内部电路主要由三个电路组成。
(1)工作电路:工作电路是由内置电压E、工作电流调节电阻Rp、内置标准电阻RN、补偿电阻Rk组成的串联回路,它实际上就是一个限流回路,作用是提供工作电流Ip。
(2)电流校准回路:由内置标准电池EN、标准电阻RN和检流计G组成,作用是校准工作电流,使其保持一个固定的值。当K2开关接通“标准”端时,调节Rp使检流计回零,此时满足RNIp=EN,亦即工作电流为
(3)测量回路:由补偿电阻Rk、待测电动势或电压Ex和检流计G组成,它实际上是分压电路,作用是输出一个电压去补偿未知电压或电动势。
当Ex接入未知端时,将K2接通“未知”端,调节补偿电阻Rk的滑动端C,使检流计指零,此时满足Ex=RkIp,由于工作电流IP是一定的,可将补偿电阻Rk的不同取值标定成相应的输出电压值。UJ33a型直流电位差计就是按Ip=10mA标定的,所以我们可以从电位差计读取到它输出的电压。在测量档位达到补偿状态时,这个电压值就是Ex。
4. 为什么电势差计测量的是电池的电动势而不是其端电压?
后半句话是错的,在开路的情况下,后者才是对的,原因是,原电池有内阻,当测量时电池通过测量电路形成回路,原电池的内阻上就会产生压降,就会导致电动势与电压和电势差的不一致。原电池正负极电极电势差值就是电源电动势,此半句话是有条件,当电池处于平衡态时,两个电极的电极电势之差就等于该可逆电池的电动势,按照我们常采用的习惯,规定电池的电动势等于正、负电极的电极电势之差。
5. 用电位差计测电源电动势
答案:伏特表不能测电源电动势,是因为将伏特表的两极与电源两极相连时,实际上,电源和伏特表就构成了一个闭合电路,这个电路当中是有电流通过的,也就是说,电源的内阻要消耗一部分电压,此时,伏特表测的实际上是这个电路的路端电压,小于电动势。
6. 为什么可以用电位差计测量电源电动势
现代很多直流电源可直接读出输出电压,将这样的电源的正极与待测电池正极,负极与负极相连,串联一个保护电阻和一个检流计.调可读电源的输出电压至检流计指针不在偏转.此时待测电压与可读电压的值相等.利用电势相消. 电池的电动势不能直接用伏特计来测量。
因为当把伏特计和电池接通过后,必须有适量的电流通过才能使伏特计显示,这样电池就发生化学反应,溶液浓度不断改变。因而电动势也不断变化,这时的电池已不是可逆电池。
另外电池本身有内阻,用伏特计所量出的只是两电极间的电势差而不是可逆电池的电动势。
所以测量可逆电池的电动势必须在几乎没有电流通过的情况下进行。常用对消法测量可逆电池的电动势。