电位差计工作原理及使用方法

1、实验十二 电极制备和电池电动势测定,1、理解对消法测定电动势的原理；,2、掌握电位差计、检流计、标准电池的使用方法；,3、测定丹尼尔电池电动势，铜、锌电极的电极电势。,实验目的：,预习内容：,1、电极电势、电动势的概念和产生机理；,2、UJ25型电位差计、检流计的原理及使用方法。,工作原理,电位差计是利用补偿法测量直流电动势(或电压)的精密仪器，其工作原理如下图所示。,工作电源E，限流电阻Rp，滑线电阻RAB构成辅助回路，待测电源Ex(或标准电池En)，检流计G 和RAC构成补偿回路。按图中规定电源极性接入E、Ex，双向开关K打向2，调节C点，使流过G 中的电流为零(称达到平衡，若EEx或E、

2、Ex极性接反，则无法达到平衡)，则Ex=VAC =IRAC 即Ex被电位差IRAC 所补偿。I 为流过滑线电阻RAB 的电流，称辅助回路的工作电流。若已知I 和RAC，就可求出Ex。实际的电位差计，滑线电阻由一系列标准电阻串联而成，工作电流总是标定为一固定数值I0，使电位差计总是在统一的I0下达到平衡，从而将待测电动势的数值直接标度在各段电阻上(即标在仪器面板上)，直接读取电压值，这称为电位差计的校准。,工作原理,校准和测量可以采用同一电路，将双向开关K打向1，调节C 到对应于标准电池En数值的位置D处，再调节Rp使检流计指零，这时工作电流准确达到标定值I0，I0 = En/RAD。校准后就可

3、进行测量，开关K打向2，注意不可再调Rp，只需移动C，找到平衡位置，就可以从仪器面板上读出待测电压值。,对消法测电动势的优点,1被测电池和标准电池中无电流通过，因而其电动势不会发生改变。 2由于所制备的标准电池En、标准电池补偿电阻Rn和被测电池补偿电阻Rc均具有较高精度，因而测量结果较为准确。 3不需测出线路中所流过电流I的数值。,对消法测电动势的实验装置,UJ25型电位计面板图,1-电计按钮；2-转换开关；3-测量十进盘；4-工作电流调节；5-温度补偿,SDC-A数字电位差综合测试仪,面板结构,SDC-A数字电位差综合测试仪,实物图,SDC-A数字电位差综合测试仪,使用方法,(1) 检验

4、1）用测试线将被测电源按“+” “-”极性与测试插孔连接； 2）将“测量选择”旋钮置于“内标”位置； 3）将“100V” 旋钮置于“1”，补偿旋钮逆时针旋到底，其它旋钮均为“0”，此时电位指示显示“1.0000V”； 4）待“检零指示”显示数值稳定后，调节调零旋钮，使“检零指示”显示为“0.0000” (2) 测量 1）将“测量选择”旋钮置于“测量”位置； 2）调节“100-10-5”五个旋钮，使检零指示显示数值为负且绝对值最小； 3）调节“补偿”旋钮使检零指示显示为“0.0000”，此时电位显示值即为被测电池的电动势。,测量电池,Zn(s)|ZnSO4(0.1000molkg-1)|CuSO

5、4(0.1000molkg-1)|Cu(s) Zn(s)|ZnSO4(0.1000molkg-1)|甘汞电极 甘汞电极|CuSO4(0.1000molkg-1)|Cu(s),电极制备,Cu电极制备：Cu电极用细砂纸磨光在HNO3(6 moldm-3)浸洗自来水冲洗蒸馏水淋洗接电池负极电镀(i=2025mAcm-2，2030min)蒸馏水淋洗用滤纸吸干。 Zn电极制备：H2SO4浸洗自来水冲洗蒸馏水淋洗浸入Hg中(3秒) 蒸馏水淋洗用滤纸吸干。(注意：汞有毒！，滤纸放入指定的广口瓶中),实验数据记录,室温： ；大气压： 1、 记录上列三组电池的电动势测定值 2、计算时遇到电极电位公式(式中t为)如下: (饱和甘汞)/V = 0.24380 - 6.5 10-4(t/ - 25) 3、.计算时有关电解质的离子平均活度系数(25)如下： 0.1000 molkg-1 CuSO4 (Cu2+) = = 0.16 0.1000 molkg-1 ZnSO4 (Zn2+) = = 0.15,实验数据记录,4、由测得的三个原电池的电动势进行以下计算