開路電壓

電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池在斷路時(shí)（即沒有電流通過兩極時(shí)）電池的正極電極電勢(shì)與負(fù)極的電極電勢(shì)之差。

開路電壓怎樣測量

開路電壓無法用電壓表直接測量，那么，開路電壓如何測量出來呢？

要測量開路電壓，就要設(shè)法創(chuàng)造條件滿足，流過被測電路“電流為零”的要求。只有這樣測量出來的電壓，才能稱為嚴(yán)格意義上的開路電壓。

用電位差計(jì)測量開路電壓，電路原理圖下如1所示。Ux是被測電路的開路電壓，Rx是被測電路的內(nèi)阻；Us標(biāo)準(zhǔn)電池或標(biāo)準(zhǔn)電壓源（其電壓非常穩(wěn)定且已知）；U是穩(wěn)定的工作電源，U》Ux，U》Us；AC是一段均勻電阻絲；G是靈敏電流計(jì)。

測量首先將開關(guān)擲于1，調(diào)節(jié)B觸點(diǎn)使流過靈敏電流計(jì)G的電流為零。此時(shí)D與B點(diǎn)等電位，有：

Ux=UAB（1）設(shè)流過AB的電流為I，則UAB=IRAB或Ux=IRAB（2）其中RAB是AB段的電阻。

然后再將開關(guān)擲于2，調(diào)節(jié)觸點(diǎn)B使流過靈敏電流計(jì)G的電流再次為零。此時(shí)D與B點(diǎn)等電位，有：US=IRAB’（3）其中RAB’是AB’段的電阻。

兩種情況下靈敏電流計(jì)G都無電流流過，故（1）、（2）式中流過AB、AB’的電流I是相同的。因此可得：Ux/Us=RAB／RAB’（4）由R=pL/（S^2）可知，均勻電阻絲的電阻值跟它的長度L成正比，故有：RAB／RAB’=LAB／LAB，（5）LAB、LAB’分別為AB、AB’的長度。

聯(lián)立（4）、（5）式，最后可得：Ux=（LAB/LAB’）Us（6）這樣，只要測量出LAB、LAB’，利用US的已知值，就可以利用（6）式求出Ux。

這種方法只能測量直流電路的開路電壓，對(duì)于交流電路，是不適用的。

實(shí)際測量

實(shí)際計(jì)算時(shí)，可視為開路處連有一個(gè)伏特表，伏特表讀數(shù)，即為開路電壓。但是干電池開路電壓測量，使用磁電系儀表和數(shù)字式電壓表，往往讀出的數(shù)據(jù)有差異，有時(shí)相差30mV左右，所以測量時(shí)應(yīng)按照以下步驟：

1.指針式電壓表讀數(shù)時(shí)，眼睛要正視，表針與鏡面針及表盤刻度線重合。

2.量程的選擇要在表盤的1/3-r2/3之間。

3.測量導(dǎo)線應(yīng)有良好的接觸端。

4.再將圖片列出的表型參照各種規(guī)格電阻參數(shù)與測得的實(shí)際值進(jìn)行修正。

電池內(nèi)阻一定時(shí)，凡是電壓表內(nèi)阻大的，指示值就比較接近實(shí)際值，電壓表內(nèi)阻小，指示值誤差就大?！c電池容量大時(shí)，其內(nèi)阻小，不同類型電壓表測得開路電壓值的誤差就小，數(shù)字電壓表的內(nèi)阻比磁電系電壓表的內(nèi)阻大得多，它測得的電池開路電壓更接近電池實(shí)際開路電壓，測得的數(shù)據(jù)更可靠。

有源二端網(wǎng)絡(luò)中開路電壓和短路電流測量的幾種補(bǔ)償測量方法的比較研究

1、短路電流和開路電壓補(bǔ)償測量法

1．1、短路電流補(bǔ)償測量法

對(duì)于任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，它的外部特性可以等效為理想電流源ISC和電阻RS的并聯(lián)組合支路，其中，ISC為原網(wǎng)絡(luò)的短路電流，RS為原網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立電源置零后端口處的入端電阻。若電流表內(nèi)阻為RA，則短路電流直接測量的相對(duì)誤差。可見，直接測量法只適用于RA《《RS的情況（工程上認(rèn)為，RS≥100RA時(shí)屬于這種情況）。

1．1．1、電流源補(bǔ)償法

短路電流的電流源補(bǔ)償測量法如圖1所示，其中，虛線框內(nèi)為補(bǔ)償電路。方法是，先用電流表粗測有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流，再用一個(gè)可調(diào)直流穩(wěn)流源按圖1連接電路，調(diào)節(jié)穩(wěn)流源輸出電流，當(dāng)檢流計(jì)G的讀數(shù)為零時(shí)，C，D兩點(diǎn)等電位，CD兩端相當(dāng)于短路，即補(bǔ)償電路的接入沒有改變?cè)娐返墓ぷ鳡顟B(tài)，因此，這種補(bǔ)償測量法完全消除了電流表內(nèi)阻對(duì)測量短路電流帶來的誤差，電流表的讀數(shù)即為有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流。

1．1．2、電壓源補(bǔ)償法

短路電流的電壓源補(bǔ)償測量法如圖2所示，其中，虛線框內(nèi)為補(bǔ)償電路。方法是，調(diào)節(jié)電位器RP，使毫伏表讀數(shù)為零，此時(shí)CD兩端相當(dāng)于短路，電流表的讀數(shù)即為有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流。由于補(bǔ)償電路的接入沒有改變?cè)娐返墓ぷ鳡顟B(tài)，因此，這種補(bǔ)償法也完全消除了電流表內(nèi)阻對(duì)測量帶來的誤差。

1．2、開路電壓補(bǔ)償測量法

對(duì)于任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，它的外部特性可以等效為理想電壓源U0C和電阻RS的串聯(lián)組合支路，其中，U0C為原網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，RS為原網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立電源置零后端口處的入端電阻。若電壓表內(nèi)阻為RV，則開路電壓直接測量的相對(duì)誤差，可見，直接測量法只適用于RS《《RV，的情況（工程上認(rèn)為，RV≥100RS時(shí)屬于這種情況）。

如果有可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，可以采用如圖3所示的電路，虛線框內(nèi)為補(bǔ)償電路。方法是：先用電壓表粗測CD兩端的開路電壓，然后調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓源的輸出電壓近似等于所測開路電壓，將C’，D’兩點(diǎn)分別與C，D兩點(diǎn)相接，再細(xì)調(diào)直流穩(wěn)壓源輸出電壓。當(dāng)檢流計(jì)G中的電流為零時(shí)，CD兩端相當(dāng)于開路，即補(bǔ)償電路的接入沒有改變?cè)娐返墓ぷ鳡顟B(tài)，此時(shí)電壓表的讀數(shù)即為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。因此，這種補(bǔ)償測量法完全消除了電壓表內(nèi)阻對(duì)測量開路電壓帶來的誤差。

如果直流穩(wěn)壓電源不可調(diào)，則可以采用如圖4所示的分壓電路，虛線框內(nèi)為補(bǔ)償電路。方法是：先用電壓表粗測CD兩端的開路電壓，然后閉合開關(guān)K，調(diào)節(jié)分壓器輸出電壓，使分壓器輸出電壓近似等于所測開路電壓，將C’，D’兩點(diǎn)分別與C，D兩點(diǎn)相接，再細(xì)調(diào)分壓器輸出電壓，使檢流計(jì)G中的電流為零，此時(shí)CD兩端相當(dāng)于開路，即補(bǔ)償電路的接入沒有影響原電路的工作狀態(tài)，電壓表的讀數(shù)即為CD兩端的開路電壓。可見，采用這種補(bǔ)償測量法也完全消除了電壓表內(nèi)阻對(duì)測量開路電壓帶來的誤差。