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电位差计测量电动势

Potentiometer · Compensation Method

十一线电位差计:模拟接线 → 工作电流标准化(定标)→ 补偿法测干电池电动势,A 类+B 类不确定度合成

一、连接电路(模拟接线)

按原理图把电位差计实验仪(左)与十一线电位差计板(右)连接起来:先点击一个接线柱,再点击另一个接线柱,即可连出一根导线。共 6 根:工作电流回路 2 根、补偿回路 2 根(C 插孔线与 D 刻度盘线)、待测干电池 2 根。接错的组合不会被接受,可按任意顺序连接。

已连接 0 / 6 根导线
  1. ○工作电源 E+ → 电阻丝 A 端(工作电流回路)
  2. ○工作电源 E− → 电阻丝 B 端(工作电流回路)
  3. ○C 插孔引线 → 接线柱 C(补偿回路,经机内保护电阻 S₃ 与检流计)
  4. ○D 刻度盘引线 → 接线柱 D(补偿回路,经机内选择开关 S₂ 接 En 或 Ex)
  5. ○接线柱 Ex+ → 干电池「+」(待测电动势)
  6. ○接线柱 Ex− → 干电池「−」(待测电动势)

二、工作电流标准化(定标)与测量

定标:选定校正系数 u₀,按 Ls = En/u₀ 把 C 插入相应插孔、刻度盘转到相应读数;S₂ 拨向 En,把电源电压 E₀ 预置到 11·u₀ 附近;由粗到细调节 E₀(配合逐步提高检流计灵敏度档位),直到 10⁻⁸ A 档示零,按「记录定标」。测量:估计 Lx = E估/u₀,重设插孔与刻度盘;S₂ 拨向 Ex,细调刻度盘到 10⁻⁸ A 档示零,按「记录测量」。每组测 5 次(电池电动势的微小变化会使示数再次偏离,需重新细调平衡)。

L = 0 + 0.000 = 0.000 m
十一线电位差计板:C 插孔(整数米)+ D 刻度盘(0—0.999 m,分辨率 0.001 m)。可在图中左右拖动刻度盘调节 D。
E₀V
0.00
工作电源(粗调 0.1 V · 细调 0.01 V)
G数字式检流计
----
档位:断开
校正系数 u₀ / (V/m)(换组后需重新定标)
电源总开关 S₁ · 选择开关 S₂ · 保护电阻开关 S₃
检流计灵敏度档位
C 插孔(插孔 n 表示从 A 端起 n 米)
刻度盘 D(0—0.999 m,分辨率 0.001 m)
工作电源电压 E₀ / V(定标时应调到 11·u₀ 附近:0.2000→2.20、0.2500→2.75、0.3000→3.30)

三、数据记录与处理

每种校正系数各测 5 次。E = u₀·Lx 自动计算;定标长度应满足 Ls = En/u₀(En = 1.0186 V)。每组给出平均值与不确定度,最后给出全部 15 次测量合成的总结果。表格可直接输入自己实验记录的数据。

校正系数
u₀ / (V/m)
次数电源电压
E₀ / V
定标长度
Ls / m
测量长度
Lx / m
待测电动势
E / V
平均值
Ē / V
0.2000 1 — —
2—
3—
4—
5—
0.2500 1 — —
2—
3—
4—
5—
0.3000 1 — —
2—
3—
4—
5—