1. 直接用电压表测电动势是什么误差
伏安法测电源电动势和内阻的主要误差是由于伏特表的分流作用,使安培表测得的电流稍小于通过电源的电流,由 E=U+Ir可得,所测得的电源电动势小于真实值,导致所测内阻也小于真实值. 也可以从等效电源的角度考虑。
等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,也就是测量值, 由以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些。
2. 为什么电势差计测量待测电势的电动势而不是端电压
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. 为什么电势差计测出来的是电动势
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. 电压表测电源电压是电动势吗
一个电路上,分段测量的电压,只是这个分段上有电流流过的电压降(或一个元件或一段电路),所有电压降之和等于电源负载下的输出电压。
当电路断开了(开路),电路中没有电流流过,任何元件上无电压降,这个电压必定是电源上的开路电压。因电源有内阻,电路开路时,电源电压实际上是內阻上的电压降。
5. 电流表内接测电动势误差
错误在于你对测量对象弄混了。
你错把R当测量对象,因为你认为V表测得R和A表的电压和而并非是R的电压,实际上这个实验不是要测R的电压,因为测量对象不是R,而是电源,即要测量电源的端电压。V表测量的正是它,故V表无系统误差。相反地,电流表应该反映流过电源的电流,而此电路A表却漏了V表的分电流,即小于干电流。
误差分析的结果是电动势测量的是等效新电源(原电源与电压表并联)的电动势,小于实际的电动势,内阻测量的是新电源的内阻(即电源内阻与电压表的并联电阻),也小于实际电源内阻。
另外,还有一个说法上的错误,此电路连接方法为“A表外接法”,因为测量对象不是R,而是电源,A表在V表与测量对象(电源)的框架之外。这个错误也是源于测量对象混淆的缘故。
6. 电压表直接测量电动势
待测电池的电动势是E,内阻是r。电压表1的内阻是R1,电压表2的内阻是R2。一、如果两个电压表的内阻是已知的,只要两步即可求得E和r。步骤:
1、单独把电压表1接到电池两端,测得电压表的示数是U1。有 U1=E*R1/(R1+r)
2、单独把电压表2接到电池两端,测得电压表的示数是U2。有 U2=E*R2/(R2+r)由以上二式联立可得 E和r,结果用U1、U2、R1、R2表示。二、如果两个电压表的内阻均未知,只能测得电池的电动势E,内阻r是无法测得的。步骤:
1、单独把电压表1接到电池两端,测得电压表的示数是U1。有 U1=E*R1/(R1+r)
2、单独把电压表2接到电池两端,测得电压表的示数是U2。有 U2=E*R2/(R2+r)3、把两个电压表串联后,再接到电池两端,此时电压表1的示数是U1`,电压表2的示数是U2`。有 U1`+U2`=E*(R1+R2)/(R1+R2+r)4、把两个电压表并联后,再接到电池两端,此时两个电压表的示数相同,数值是U3。有 U3=E*[R1*R2/(R1+R2)]/{[R1*R2/(R1+R2)]+r}由以上四式联立可得 E,结果可用U1、U2、U1`、U2`、U3表示。