電池電動勢的測定方法

2020-12-25 電子發燒友

電池電動勢的測定方法

發表於 2019-06-28 11:28:40

　　什麼是電池電動勢

　　任何兩種不同的導電物質接觸，在其相界面上都要產生電勢差。電池電動勢是電池內各相界面上電勢差的代數和。電池的電動勢可定義為通過電池的電流趨於零時，兩極間電位差（或稱電勢差）的極限值。

　　簡單的講，電池電動勢是指單位正電荷從電池的負極到正極由非靜電力所作的功。其數值也可以描述為電池內各相界面上電勢差的代數和，例如圖所示:

　　電池符號的兩邊寫成相同的金屬，表示金屬導線（一般為銅線） 與電極間存在接觸電勢差。ε接觸為接觸電勢差，ε液接為液體接界電勢，ε+和ε-為電極與溶液界面間的電勢差。則電池電動勢為：E=ε++ε-+ε接觸+ε液接 。

　　電池電動勢的測定方法

　　電池的電動勢不能用伏特計來測量，因為電池與伏特計相接後，便形成了通路，有電流通過，電池發生電化學變化，電極被極化，溶液濃度改變，電動勢不能保持穩定，且電池本身有內阻，伏特計所量得兩極的電位差僅是電池電動勢的一部分。利用對消法（或稱補償法）在電池無電流（或極小電流）通過時，測得的兩極間的電位差，即為該電池的電動勢。

　　測定電池的電動勢，應當在可逆的條件下進行，即通過電池的電流為無限小。若有電流通過電池，由於電池的內電阻，要產生內電勢降，測得的只能是兩電極間的端電壓，其數值要小於電池的電動勢。用伏特計測電動勢，測量迴路中有電流通過，因此測不出電動勢，只能測出端電壓。鑑於上述原因，需用對消法測定電動勢，使用的儀器為電位計，其線路如下圖所示。Ew為工作電池與可變電阻R、均勻滑線電阻AB構成的一個迴路，使AB上產生的均勻電勢降。C為可移動的接觸點。當C點在AB 上滑動時，在AC上可取得不同的電壓，S為已知電動勢的標準電池，X是待測電池，K為雙向電鑰，G為檢流計。測定時，使K與S接通，標準電池正極與工作電池的正極相接，負極串聯G與滑動點C相接。這就相當於在標準電池的外電路上加了一個方向相反的電勢降，其值由滑動點C的位置確定。當滑動點移至某點C時，檢流計中電流為零，則標準電池電動勢與AC段的電勢降等值反向。使K與X相通，移動滑動點的位置至C′ 時，檢流計中無電流通過，則待測電池的電動勢與AC′ 段的電勢降相等，由此可得：Es:AC=Ex:AC『，所以Ex=Es*AC/AC』。AC與AC′的長度可從AB上直接讀出，已知ES，於是可以求得EX。

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