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摘要：本文就《原电池电动势测定》实验的教学方法进行思考：结合全日制普通高中物理教材，从基本概念入手，由浅入深，由因到果，引出《原电池电动势测定》实验的基本原理 —对消法，进而详细地介绍讲解。
关键词：教学方法，思考，原电池电动势，对消法
中图分类号：G64
一般普通高等院校对《原电池电动势测定》的实验教学都感觉比较困难，学生对基本概念、尤其是对实验基本原理难以理解、掌握。本文作者凭借多年的实验教学经验，结合普通高中物理教材，摸索总结出《原电池电动势测定》教学方法。
1 原电池电动势和常用电池
1.1电动势 普通高中物理教材：要在电流中维持持续电流，电路中必须接有电源，电池是最常见的电源……电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压；普通高等物理（化学）实验教材：原电池电动势是当通过电池回路中电流趋于零时电池两极间电势差。
1.2常用电池 实验室和日常生活常用化学电池，各种化学电池基本上是由电解质溶液和插在其中的正、负电极组成，电动势在1.5—2.0V之间。
2 为什么不能用伏特计测原电池的电动势
将伏特计接到电池两端，由于电池放电，因而电动势值也会发生变化；另一方面，电池本身存在内电阻，电池内部必然存在电势降落Ir，电压表的读数为V=E-Ir，测到的只能是电源的端电压而不是电源的电动势，图1。
3 简易法测量原电池电动势的方法：
普通高中物理教材，用计数法和作图法介绍测量原电池的电动势；普通高等院校物理（化学）实验课程教材，用消除外电路系统误差法介绍测量原电池的电动势。但这两种方法都不符合开路的条件，偏离了“可逆”的要求，由此测得的数据计算得到的原电池电动势在热力学上是没有价值的，对消法基本能满足这个要求。
4 对消法测定电源的电动势
4.1 对消法的基本原理
对消法就是在测量时，采用标准量部分代替被测量部分，提高测量精度的一种方法。图6，Ex为被测电动势，EN为可以调节的标准电源，若EN≠Ex，则检流计中便有电流通过。适当调节EN，的数值，可以使检流计中无电流通过，此时则EN与Ex大小相等，方向相反，这时称电路达到对消。可以用EN的大小代替Ex的测量值。
4.2几种对消法测定电源的电动势的方法
4.2.1 定流变阻式对消法
回路中，如果保持通过Rx的电流值不变；调节Rx值，可以使检流计指示为零。则：
读出I和Rx值，即可得Ex值。由此看出Ex的测量精度是由I，Rx的测量精度决定的。
4.2.2 定阻变流式对消法
图8，在E，Rp、R、K毫安表组成的回路中，调节Rp可以改变回路中的电流，由毫安表测出通过R的电流值。在Ex r、G、R、K1组成的回路中，如果保持R不变，调节Rp改变通过R的电流I，可以使检流计指零。
测出I、R值就可测量出Ex，由此看出Ex的测量精度仍然由I、R的测量精度决定。
因测量过程中R保持不变，测量误差主要由测量I决定。在仪器制造时，提高仪表的等级比较困难，所以本测量误差比方法4.2.1要大一些。
4.2.3标准电池校准工作电流式（完全）对消法。
波根多夫（Poggendorff）对消法是人们常用的测量原电池电动势的方法〔9〕，如果选取准确度极高的标准电池，标准电阻，借助于高灵敏度的检流计，就能大大的提高测量精度，可达0.01%。其原理是用一个方向相反但数值相同的电动势，对抗待测电池电动势，使电路中并无电路通过。图9由三部分回路组成。
ENs是标准电池，电动势为已知，EX是被测电动势，G是检流计，RN是标准电池的补偿电阻，R是被测电动势的补偿电阻，它由已经知道阻值的各进位盘电阻所组成，可以调节RK的数值，使其压降与EX相补偿，r是调节工作电流的变阻器，B是作为电源用的电池，K是转换开关。
图9测量EX法：
将转换开关K合在1的位置，然后调节变阻器r，使检流计G指示到零为止，这时有下式成立：
工作电源调好后，奖状换开关K合在2的位置上，同时以动画动触头A，再次使检流计G指为零，此时滑动触头A在调解电阻R上的数值设为RK因此得：
这里的工作电流I就是（8）式中的I的数值，所以可得：
从（11）式中可以看出应用补偿法测量电动势有以下优点：
a. 不需要测量出电路中所流过电流I的值，只要测量RK与RN的比值即可。
b. 当完全补偿时，测量回路与被测量回路之间无电流通过，所以测量线路不消耗被测量线路的能量，故被测量电路的电动势不因为接入电位差计而有变化。
c. 测量结果之准确性是依赖于标准电池电动势EN及被测电动势之补偿电阻RK与标准电池电动势补偿电阻RN之比的准确性，由于标准电阻及RX，RN制造精度都较高，可以应用高灵敏度检流计，使测量结果极为准确。
参考文献
〔l〕保宗俤，普通高中课程标准实验教科书，物理（选修3--1），第一版。高等教育出版社。2004：44—49
〔2〕古凤才，普通高等教育“十一五”国家级规划教材，基础化学实验教程，第三版。科学出版社。2010：346
〔3〕保宗俤，普通高中课程标准实验教科书，物理（选修3--1），第一版。高等教育出版社。2004： 44—49
〔4〕东北师范大学等校 编，高等学校教材，物理化学实验，第二版。高等教育出版社。1989：144
关键词：教学方法，思考，原电池电动势，对消法
中图分类号：G64
一般普通高等院校对《原电池电动势测定》的实验教学都感觉比较困难，学生对基本概念、尤其是对实验基本原理难以理解、掌握。本文作者凭借多年的实验教学经验，结合普通高中物理教材，摸索总结出《原电池电动势测定》教学方法。
1 原电池电动势和常用电池
1.1电动势 普通高中物理教材：要在电流中维持持续电流，电路中必须接有电源，电池是最常见的电源……电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压；普通高等物理（化学）实验教材：原电池电动势是当通过电池回路中电流趋于零时电池两极间电势差。
1.2常用电池 实验室和日常生活常用化学电池，各种化学电池基本上是由电解质溶液和插在其中的正、负电极组成，电动势在1.5—2.0V之间。
2 为什么不能用伏特计测原电池的电动势
将伏特计接到电池两端，由于电池放电，因而电动势值也会发生变化；另一方面，电池本身存在内电阻，电池内部必然存在电势降落Ir，电压表的读数为V=E-Ir，测到的只能是电源的端电压而不是电源的电动势，图1。
3 简易法测量原电池电动势的方法：
普通高中物理教材，用计数法和作图法介绍测量原电池的电动势；普通高等院校物理（化学）实验课程教材，用消除外电路系统误差法介绍测量原电池的电动势。但这两种方法都不符合开路的条件，偏离了“可逆”的要求，由此测得的数据计算得到的原电池电动势在热力学上是没有价值的，对消法基本能满足这个要求。
4 对消法测定电源的电动势
4.1 对消法的基本原理
对消法就是在测量时，采用标准量部分代替被测量部分，提高测量精度的一种方法。图6，Ex为被测电动势，EN为可以调节的标准电源，若EN≠Ex，则检流计中便有电流通过。适当调节EN，的数值，可以使检流计中无电流通过，此时则EN与Ex大小相等，方向相反，这时称电路达到对消。可以用EN的大小代替Ex的测量值。
4.2几种对消法测定电源的电动势的方法
4.2.1 定流变阻式对消法
回路中，如果保持通过Rx的电流值不变；调节Rx值，可以使检流计指示为零。则：
读出I和Rx值，即可得Ex值。由此看出Ex的测量精度是由I，Rx的测量精度决定的。
4.2.2 定阻变流式对消法
图8，在E，Rp、R、K毫安表组成的回路中，调节Rp可以改变回路中的电流，由毫安表测出通过R的电流值。在Ex r、G、R、K1组成的回路中，如果保持R不变，调节Rp改变通过R的电流I，可以使检流计指零。
测出I、R值就可测量出Ex，由此看出Ex的测量精度仍然由I、R的测量精度决定。
因测量过程中R保持不变，测量误差主要由测量I决定。在仪器制造时，提高仪表的等级比较困难，所以本测量误差比方法4.2.1要大一些。
4.2.3标准电池校准工作电流式（完全）对消法。
波根多夫（Poggendorff）对消法是人们常用的测量原电池电动势的方法〔9〕，如果选取准确度极高的标准电池，标准电阻，借助于高灵敏度的检流计，就能大大的提高测量精度，可达0.01%。其原理是用一个方向相反但数值相同的电动势，对抗待测电池电动势，使电路中并无电路通过。图9由三部分回路组成。
ENs是标准电池，电动势为已知，EX是被测电动势，G是检流计，RN是标准电池的补偿电阻，R是被测电动势的补偿电阻，它由已经知道阻值的各进位盘电阻所组成，可以调节RK的数值，使其压降与EX相补偿，r是调节工作电流的变阻器，B是作为电源用的电池，K是转换开关。
图9测量EX法：
将转换开关K合在1的位置，然后调节变阻器r，使检流计G指示到零为止，这时有下式成立：
工作电源调好后，奖状换开关K合在2的位置上，同时以动画动触头A，再次使检流计G指为零，此时滑动触头A在调解电阻R上的数值设为RK因此得：
这里的工作电流I就是（8）式中的I的数值，所以可得：
从（11）式中可以看出应用补偿法测量电动势有以下优点：
a. 不需要测量出电路中所流过电流I的值，只要测量RK与RN的比值即可。
b. 当完全补偿时，测量回路与被测量回路之间无电流通过，所以测量线路不消耗被测量线路的能量，故被测量电路的电动势不因为接入电位差计而有变化。
c. 测量结果之准确性是依赖于标准电池电动势EN及被测电动势之补偿电阻RK与标准电池电动势补偿电阻RN之比的准确性，由于标准电阻及RX，RN制造精度都较高，可以应用高灵敏度检流计，使测量结果极为准确。
参考文献
〔l〕保宗俤，普通高中课程标准实验教科书，物理（选修3--1），第一版。高等教育出版社。2004：44—49
〔2〕古凤才，普通高等教育“十一五”国家级规划教材，基础化学实验教程，第三版。科学出版社。2010：346
〔3〕保宗俤，普通高中课程标准实验教科书，物理（选修3--1），第一版。高等教育出版社。2004： 44—49
〔4〕东北师范大学等校 编，高等学校教材，物理化学实验，第二版。高等教育出版社。1989：144