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  • 黑龙江省大庆市喇中高考物理复习 考题精选(47)电压表和电流表 伏安法测电阻(含解析)
  • 以大量实验为基础,总结出用伏安法测电阻时,采用何种接线方式,主要取决于所选用电流表及电压表的内阻与待测电阻阻值的关系。
  • 本实验应用MEC-128型多功能微机电化学分析仪,采用方波电压伏安法和差分脉冲电压伏安法,以悬汞电极为工作电极,对定水样中的镉选用何种底液以及多少通氮时间、静置时间、扫描电压有较好的线性结果进行研究....
  • 研究建立了电化学循环伏安法(CV)定磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)膜甲醇透过率的方法。以磷酸溶液为电解质,在扫描电压范围-0.2~1.2V和扫描速度100mV/s的条件下测试了不同磷酸掺杂水平PBI膜的甲醇透过率。研究表明,根据...
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    循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法,可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。对于一个新的电化学体系,首选的研究方法往往是循环伏安法。由于受影响因素较多,该法一般用于定性分析,很少用于定量分析。

    1. 极化曲线和循环伏安的区别(什么是循环伏安?)

    线性伏安测试技术即电位随着时间线性的变化,从而测量电流随电压变化的过程。一般把线性伏安技术分为两类:当扫速足够慢时,电极表面基本处于稳态,这时我们把电流随电压的响应称为稳态极化曲线,简称极化曲线,此时的电流为法拉第电流;当扫速较快时,电极表面处于暂态,我们将其称为伏安曲线,此时的电流包括法拉第和非法拉第电流。这两者的响应是不同的(如图1),在电化学测试过程中有着不同的应用。

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    如果把伏安曲线的输入信号改成循环三角波,那么其响应就称为循环伏安曲线(如图2)。得到的电流电压曲线包括两个分支,如果前半部分电位向阴极方向扫描,电活性物质在电极上还原,产生还原波,那么后半部分电位向阳极扫描时,还原产物又会重新再电极上氧化,产生氧化波。因此在一次三角波扫描后,电极完成一个还原和氧化过程的循环,也因此扫描电势范围须使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应,故该法称为循环伏安法(cyclic voltammetry)。采用循环伏安方法,一方面能较快地观测较宽电势范围内发生的电极过程,为电极过程提供丰富的信息;另一方面又能通过对扫描曲线形状的分析,估算电极反应参数。这一方法已成为涉及电化学反应广泛采用的常规实验室手段。

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    2. 循环伏安为什么会有峰?

    ①  双电层不影响出峰:一般情况下循环伏安测得的电流响应应为法拉第电流和非法拉第电流之和。由于电位持续改变,因此总有电流对双电层充电,非法拉第电流总是存在。在没有电化学反应的电位区间,测得的电流即为用于电极双电层充电的非法拉第电流;当电位变化,电极开始发生电化学反应时,由于加入了法拉第电流,通过电极的电流明显增大。

    ②  若电极反应为O+ze=R

    初始溶液中只含有O而不含有R,且扫描的起始电势比O/R体系的标准平衡电势更正,则开始扫描一段时间内电极上只有不大的充电电流通过。当电极电势接近φ平时,O开始在电极上还原,并随着电势变负出现越来越大的阴极电流;而当阴极电势显著超越φ平后,又因表面层中反应粒子的消耗使电流下降;因而得到具有峰值的曲线。当扫描电势达到三角波的顶点后,又改为反向扫描。随着电极电势的逐渐变正,首先是O的还原电流进一步下降(浓度极化的发展),然后电极附近生成的R又重新在电极上氧化,引起越来越大的阳极电流,随后又由于R的消耗而引起阳极电流的衰减和出现阳极电流的峰值。

    3. 循环伏安测试技术的应用

    A.可逆性的判断

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    从循环伏安图的阴极和阳极两个方向所得地氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。若反应是可逆的,则曲线上下对称;若反应不可逆,则氧化波与还原波的高度就不同,曲线的对称性也较差(如图3).

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    (2) 准可逆反应

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    (3) 不可逆反应

    对于不可逆反应的逆反应非常迟缓,电位向负方向扫描时,产物来不及反应就已经扩散到本体溶液中或相互结合生成稳定的第二项,因此在回扫时看不到电流峰,如图6所示。

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    (4) 多元体系及多步骤电子转移体系

    对于多元体系,若多个反应的反应物及产物的扩散是独立的,即相互不影响,则它们的流量是可加的,因此体系的循环伏安曲线为各独立反应体系循环伏安曲线的加和,如果相互重合,则需要分峰才能区分;若不重合,则表现为多个峰,如图7。

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    参考文献: Journal of the American Chemical Society, 1992,114(10): 3978-3980.

    B.判断电极表面发生反应的过程

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    C. 联合原位技术推断反应机理

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    参考文献:The Journal of Physical Chemistry C, 2010,114(7): 3102-3107.

    D. 电极参数的测量

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    参考文献:Science, 2015, 350(6267): 1508-1513.

    4. 关于循环伏安曲线中氧化峰和还原峰的一些判断准则(以甲醇电氧化作为例子)

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    参考文献:Journal ofMaterials Chemistry A, 2016, 4(23): 9038-9043.

    Question: 如图11,正扫时甲醇被氧化为二氧化碳析出,故没有还原峰可以理解。但是负扫时,因为电势逐渐降低,按理说应该发生还原反应,可为什么还会出现一个氧化峰呢?氧化的是谁呢?

    Answer:正扫是氧化反应,负扫也是氧化反应,都是甲醇氧化。正扫氧化,负扫还原只适合于可逆或准可逆反应,不适用于不可逆反应。

    事实上,正扫和负扫与是否发生氧化还原反应并无直接关系,只是正扫趋向于发生氧化反应,因为电位升高,高于平衡电位,就越有利于氧化反应,如果没有反应物氧化,也就没有氧化峰,无论电位怎么高都是如此。同理,如上图,负扫也不一定发生还原反应,因为没有可以还原的。反而由于在负扫的过程中,由于甲醇在Pt表面的重新聚集,进而重新消耗,而再次出现氧化峰。

    总之,发生氧化还原反应取决于电位是否偏离平衡电位,与扫的方向并无决定性关系。扫的方向只决定氧化或还原反应的程度。就像,如果在0.8V给个横电位,它只会发生甲醇的氧化一样,在0.9V它的氧化程度会更高。

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    研之成理面向所有感兴趣的朋友征集专栏作家,主要包括专业软件(比如Digital Micrograph, TIA, Photoshop,Chemoffice,Material studio等)和基础知识(XRD结构精修,热分析,核磁,程序升温实验,同步辐射,质谱,AFM,STM)的分享,以及相关领域最新文献赏析。目前,由于小编人数有限,总结的周期会比较长,如果有更加专业的人来分担一部分的话,应该可以让大家更快更好地学到更多内容。

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    2、5电压读数U/V2.900.4775电流读数I/mA0.515.00计算电流表内接R13.04 k99.62R/R0.3270.0279简化计算误差104 k8.00 电流表外接R13.15 k99.26 R/R0.3420.0290简化计算误差-6.31 k-4.50 讨论比较简化计算误差,说明简化处理时哪种方法好内接外接比较R/R,说明应用哪种接法好外接内接三、 测定半导体二极管正反向伏安特性外接法U/VI/mAU/VI/mA-0.6000.12500.03-0.80-0.020.25000.09-1.00-0.080.37500.12-1.25-0.120.50000.20-1.50-0。

    3、.280.62500.40-1.88-1.000.65000.50-1.98-1.500.67500.76-2.08-2.000.68751.00-2.16-2.500.706251.50-2.22-3.000.71502.00-2.28-3.500.72502.50-2.32-4.000.73103.00-2.37-4.500.73253.50-2.41-5.000.74004.000.74754.50内接法U/VI/mAU/VI/mA-1.1200.64350.20-1.44-0.100.67500.40-1.57-0.200.68750.60-1.76-0.500.7000.80-1.9。

    4、2-1.000.706251.00-2.04-1.500.73752.00-2.14-2.000.75002.50-2.22-2.500.763.00-2.26-3.000.774.00-2.33-3.500.785.00-2.37-4.00-2.42-4.50-2.46-5.00由于正向二极管的电阻很小,采用外接法的数据;反向电阻很大,采用内接法的数据。四、 戴维南定理的实验验证1. 将9V电源的输出端接到四端网络的输入端上,组成一个有源二端网络,求出等效电动势Ee和等效内阻Re。(外接法)序号1234567U/V0.72500.70150.67500.646250.61500.58500.。

    5、5500I/mA4.314.404.504.594.684.774.88修正后的结果:序号1234567U/V0761073807130685065406250591I/mA431440450459468477488取第二组和第七组数据计算得到:Ee=2.15V Re=319.5由作图可得:Ee=2.3V Re=352.82. 用原电路和等效电路分别加在相同负载上,测量外电路的电压和电流值。负载2001kU/VI/mAU/VI/mA原电路0.814.181.611.75等效电路0.673.501.471.65相对误差173%163%87%57%3. 理论计算。4讨论。等效电动势的误差不是很大,而等效电阻却很大。原因是多方面的。但我认为最大的原因应该是作图本身。所有数据的点都集中在一个很小的区域,点很难描精确,直线的绘制也显得过于粗糙,人为的误差很大。如果对数据进行拟合,可以得到I=-3.298U+6.836,于是得到Ee=2.07V,Re=303.2,前者误差为11.5%,后者误差为1.1%,效果比直接读图好,因为消除了读图时人为的误差。另外一点,仪表读数也是造成误差大的一个原因。比如电流表没有完全指向0,电压表不足一格的部分读得很不准等等。总的讲,实验数值和理论还是有一定偏差,不能很好的证明。

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  • 实验计算机定电阻伏安特性 实验31 用计算机定线形电阻伏安特性...待金属膜电阻(1/2W)3只,导线5条 2实验内容与要求 实验原理与中学伏安法相同,原理图如下: 图1 计算机定线形电阻伏安特性原理图 要求看懂原...

    41528d3028836879cd698677c3999917.gif实验计算机测定电阻伏安特性

    实验31 用计算机测定线形电阻伏安特性实验指导书 1 实验仪器 500型科学工作室1台、PC机1套、直流稳压电源(DF1730SL3A)1台、滑动变阻器1只、电压传感器2条、取样电阻(99.80~102.0Ω/3W)1只,待测金属膜电阻(1/2W)3只,导线5条 2实验内容与要求 实验原理与中学伏安法相同,原理图如下: 图1 计算机测定线形电阻伏安特性原理图 要求看懂原理图,把图形符号与实验仪器对应起来,连接线路注意电源极性、电压传感器插头正负极,注意滑线变阻器结构,弄清滑动点的接线柱位置。线路连接可按三步曲,线路检查可采用顺藤摸瓜方法。 实验内容:在计算机上采集三条线性电阻伏安特性曲线并求出斜率。 3 实验重点与难点 重点:500型科学工作室A口用户自定义 用户自定义传感器是PASCO提供一个开放的平台,用户可以根据现有条件、使用环境等因数,制作个性化传感器,通过科学工作室软件的自定义,系统就可以识别用户制作的传感器并加以利用。 自然界中绝大部分信号是连续变化的,称模拟信号,这些信号通过电子线路,把它转化为电压信号,而构成的部分就是传感器。制作传感器关键就是寻找待测物理量与电压函数关系,函数关系有线性和非线性,这里给大家介绍线性部分,即关系式 (1) y表示待测物理量,x表示电压,f表示两者关系。 如何定义回路电流值?方法很简单,就是在回路串入电阻,这个电阻称采样电阻,如图-1的Rg电阻。它作用是把电路电流信号转化为电压信号,根据欧姆定律: (2) I表示电路电流,V表示电压,就是两者关系(Rg电阻值有效数字4位),I∝V关系是线性函数,只要确定两点坐标就可以确定I∝V的函数关系。两点坐标。其中 ,,把坐标点相应填入电流自定义窗口,如图-2所示,它的作用是把用户已制作传感器(满足式(2)关系),用软件形式确定下来,也就在科学工作室软件定义了I∝V的关系。500型接口只要检测电压信号,就可计算并读出回路电流大小。 图-2 用户自定义传感器 难点:理解软件定义的含义,计算机如何建立软件与硬件桥梁,传感器两个主要作用:一是信号转换,二是确定(1)式关系。 4 注意事项与常见错误 注意事项: 1) 不允许在通电状态下连接与拆除线路。 2) 稳压电源输出电压值为10±0.5V. 3) 电压传感器插入只能一个角度,TOP箭头朝上,不能错位强行插入。 4) 线路连好要老师检查。 常见错误: 1) 500型接口电源没打开,就启动科学工作室软件图标。 2) RS232通信线头脱落。 3) AB接口对调。 4) 滑线变阻器移动不正确,数据点分布不均匀。 5 参考 表1 伏安法测线性电阻 序号 1 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.000 0.000 0.000 0.000 数据处理 相对不确定度 合成不确定度 (保留1位有效数字) 结果表达式 单位 (p=0.683) 6 实验报告书 依据原理图1,叙述计算机自定义传感器方法。 7补充思考题 1) 比较电流传感器与自定义电流传感器异同点? 2) Rg大小对数据采集有何影响? 3) 传感器作用有那些?

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  • 一 题目要求:二 设计方案1....运用NE555芯片,经过测试,NE555测试时,发现纸张数量,越来越多时,两极板之间的电容变化不是很明显,所以NE555芯片,精度不够运用伏安法,采用如下的电路结构,CX为待极板2....

    一 题目要求:

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    二 设计方案

    1.硬件部分

    硬件部分的制作,当初我们组内讨论了三套方案

    • 用FCD2214芯片去采,两极板之间的电容,通过FCD2214转化为AD值,经过测试,发现FCD2214的值,受周围环境的变化影响较大。
    • 运用NE555芯片,经过测试,NE555测试时,发现纸张数量,越来越多时,两极板之间的电容变化不是很明显,所以NE555芯片,精度不够
    • 运用伏安法,采用如下的电路结构,CX为待测极板

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    2.方案描述

    DDS模块输出100KHZ的正弦波,经过待测装置,再通过全波整流电路,将交流信号转换为直流信号,经TM7705转换为AD值,传递给MCU,计算出纸张数量。

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    3.测量原理

    在测量装置的两极板间不断增加纸张数量,引起极板间电荷分布变化,从而引起极板电容变化,即测量极板间的电容变化便可计算得相对应纸张数。

    两极板之间的电容与极板之间的纸张厚度的关系,如下公式2.1-1所示

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    控制信号源输入信号幅值不变,电容变化导致电流大小的变化,导致电阻两端电压的变化,通过全波整流可以得到电阻两端的电压,此电压与纸张数存在一定关系。上图2-1为容抗测量电路,反馈通道上的电流与反相端电流相等,根据电容阻抗公

    式 与欧姆定律,通过测得采样电阻电压值,便可计算出纸张数。

    4.抗干扰分析

    • 从硬件方面,将流经被测装置之后的交流信号经过中心频率为100KHZ,等效品质因素Q为5的有源二阶带通滤波器,过滤高频干扰和低频干扰,具体电路可看附录1。
    • 从软件方面,运用数字滤波算法,将采集到的AD值进行中值平均滑动限幅滤波处理。

    5.误差分析

    • 测量过程中,由于外界干扰因素或者系统本身引起的引起零点漂移,会造成测量误差,在测量电路上,覆盖屏蔽板,可以减小外界干扰因素的影响。
    • 人体靠近极板的过程中,由于人体自身所带的电磁场影响待测装置的两极板间的电荷分布从而引起误差。

    6.电路设计及参数计算

    • 反馈电阻计算

    信号源给出高频信号,信号作用于待测电容上,不同容值的电容会产生不同的容抗,产生不同的电流,通过采样电阻将电流值转换为电压值,此电压值与电容值呈一定关系。图中,反馈通道上的电流与反相端电流相等,其中接口XH为检测装置的极板,电路中的采样电阻的确定由如下公式推算,经测试,测量装置的极板间短路与满载时的电容为20pF与600pF,工作频率为100KHZ,根据运算放大器的虚短虚断特点,同相端与反向电端压值相等,可推算出,反馈点钟的大小分别是166R,和500R,在电路中考虑到采样

    • 驱动信号源电路参数计算

    信号源输出波形后,用一阶高通进行隔离直流,使用106电容与10K电阻。由于信号源输出电压最大峰峰值为500mV,为测得更精准的AD值,将信号源峰峰值放大至2.6V,即放大5倍,根据同向放大器放大倍数公式,故电阻取值为10K和39K.

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    • AD采样电路

    为了提高AD采样的精度,我们采用的是AD7705这块芯片,AD7705是双通道16位AD的芯片。我们外部给AD7705提供2.5V的基准源。在AD7705和CPU通讯时,需要注意AD7705容易死机的问题,需要在AD7705通讯程序里,加入类似于看门狗的程序防止芯片死机。在AD采样电路前面应加入,二阶带通滤波电路,滤去干扰信号,二阶带通滤波电路滤波器的中心频率为信号源频率,品质因素Q为2.8。二阶带通滤波电路之后应该将交流信号转化为直流信号—有效值转化,有效值转化电路可以采用AD637芯片或者全波整流电路。考虑到系统的整个功耗和稳定性,我们采用全波整流电路。

    2.软件部分

    主控芯片我们采用的是STM8L单片机,STM8L单片机的功耗较低,软件流程图如下图所示

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    在软件设计过程中,需要意的数据如何处理,在数据采样阶段,我们采用了采用了阈值滤波,滑动平均滤波,中值滤波的方法。将数据采样回来以后,对数据进行拟合,发现拟合出来曲线不理想,用多项式拟合也发现,拟合出来曲线也不理想。最后通过数据分析发现,数据曲线趋势,接近反比例函数趋势。打算采用反比例函数去拟合,结果发现曲线很完美。故采用这种方式去拟合曲线

    实物照片:

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    原理图,应用程序,报告链接:http://www.cirmall.com/bbs/thread-159664-1-1.html

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  • (1)直接测量 直接测量指的是被测量与度量器直接进行比较,或者采用事先刻好刻度数的仪器进行测量,...例如,用伏安法测电阻,就是利用测出的电压与电流的值,用欧姆定律间接算出电阻的值。  (3)组合测量 如果被
  • 当不存在外加电压时,由于P-N结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。...
  • 伏安特性曲线图常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,以此画出的I-U图像叫做导体的伏安特性曲线图。伏安特性曲线是针对导体的,也就是耗电元件,图像常被用来研究导体电阻的变化规律,是物理学常用的图像之一。...
  • 用“串反并同”和“等效电源”秒解电压、电流、功率怎么变的问题小伙伴们,我终于忍不住要给大家讲一些秒解物理题的方法了,其实我本身并不喜欢“秒解”的方法,因为很多小伙伴热衷于这些“奇技淫巧”,而不愿意花...
  • 线性电阻和非线性电阻伏安特性曲线的定实验报告(共8篇)数据处理及实验分析 1.测绘电阻伏安特性曲线被电阻标称值200Ω ...绘小灯泡伏安特性曲线 电压表量程:20V分度值:电流表量程:200mA分度值: 灯丝伏...
  • 实验原理 根据公式 P=UI用电压小灯泡两端的电压用电流表小灯泡中的电流利用公式 P UI 计算电功率在额定电压出的电功率就是额定功率这是物理学中常用的一种间接测量方法这种方法又被称为伏安法 实验电路 ...
  • 实验原理根据公式P=UI用电压小灯泡两端的电压用电流表小灯泡中的电流利用公式PUI计算电功率在额定电压出的电功率就是额定功率这是物理学中常用的一种间接测量方法这种方法又被称为伏安法 ? 实验电路根据...
  • 本设计主要是用分压法测电压伏安法测电阻,采用放大电路测电流,振荡电路测电容,我们以FRDM-KL25Z作为系统的控制核心,FRDM-KL25Z具有USB全速控制器,灵活的电源选择——硬币电池座,16位A/D转换器,我们可以通过...
  • 实用标准 实验三电源电动势和内阻 一电源电动势和内阻的方法 伏安法用电流表和电压电动势和内阻 滑动变阻器不能选太大的 一般用几十欧的电压的是路端电压 考察的最多 安阻法电流表与电阻箱 电动势和...
  • 通过凝胶渗透色谱法(GPC),紫外可见光(UV-vis)吸收以及电化学循环伏安法(CV)测试来表征聚合物。 与基于烷基-BTT的聚合物(P1)相比,基于酰基-BTT的聚合物(P2)显示出较低的光学带隙和较低的HOMO能级。 ...
  • 伏安法用电流表和电压电动势和内阻滑动变阻器不能选太大的一般 用几十欧的电压的是路端电压 考察的最多 2.安阻法电流表与电阻箱电动势和内阻根据闭合电路欧姆定律写出关于 R 和 1/I 的关系计算出斜率和...

空空如也

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伏安法测电压