电池电动势的测定方法

电气知识 2022-08-06

  什么是电池电动势

  任何两种不同的导电物质接触,在其相界面上都要产生电势差。电池电动势是电池内各相界面上电势差的代数和。电池的电动势可定义为通过电池的电流趋于零时,两极间电位差(或称电势差)的极限值。

  简单的讲,电池电动势是指单位正电荷从电池的负极到正极由非静电力所作的功。其数值也可以描述为电池内各相界面上电势差的代数和,例如图所示:

电池电动势的测定方法

  电池符号的两边写成相同的金属,表示金属导线(一般为铜线) 与电极间存在接触电势差。ε接触为接触电势差,ε液接为液体接界电势,ε+和ε-为电极与溶液界面间的电势差。则电池电动势为:E=ε++ε-+ε接触+ε液接 。

  电池电动势的测定方法

  电池的电动势不能用伏特计来测量,因为电池与伏特计相接后,便形成了通路,有电流通过,电池发生电化学变化,电极被极化,溶液浓度改变,电动势不能保持稳定,且电池本身有内阻,伏特计所量得两极的电位差仅是电池电动势的一部分。利用对消法(或称补偿法)在电池无电流(或极小电流)通过时,测得的两极间的电位差,即为该电池的电动势。

电池电动势的测定方法

  测定电池的电动势,应当在可逆的条件下进行,即通过电池的电流为无限小。若有电流通过电池,由于电池的内电阻,要产生内电势降,测得的只能是两电极间的端电压,其数值要小于电池的电动势。用伏特计测电动势,测量回路中有电流通过,因此测不出电动势,只能测出端电压。鉴于上述原因,需用对消法测定电动势,使用的仪器为电位计,其线路如下图所示。Ew为工作电池与可变电阻R、均匀滑线电阻AB构成的一个回路,使AB上产生的均匀电势降。C为可移动的接触点。当C点在AB 上滑动时,在AC上可取得不同的电压,S为已知电动势的标准电池,X是待测电池,K为双向电钥,G为检流计。测定时,使K与S接通,标准电池正极与工作电池的正极相接,负极串联G与滑动点C相接。这就相当于在标准电池的外电路上加了一个方向相反的电势降,其值由滑动点C的位置确定。当滑动点移至某点C时,检流计中电流为零,则标准电池电动势与AC段的电势降等值反向。使K与X相通,移动滑动点的位置至C′ 时,检流计中无电流通过,则待测电池的电动势与AC′ 段的电势降相等,由此可得:Es:AC=Ex:AC‘,所以Ex=Es*AC/AC’。AC与AC′的长度可从AB上直接读出,已知ES,于是可以求得EX。