电池由正、负两个电极组成，电池在工作过程中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。电池的电动势等于两个电极的电极电势的差值：　
　　　　 　　　　　　　 E= 　　
　　 式中：E(+)是正极的电极电势；E(-)是负极的电极电势。
　　 以Cu-Zn电池为例，其电池符号为：
　　　　　　　　　 Zn|ZnSO₄（a_Zn²⁺）||CuSO₄（a_Cu²⁺）|Cu
　　 负极起氧化反应：
　　　　　　　　　 Zn→Zn²⁺（a_Zn²⁺）+2e
　　 正极起还原反应：
　　　　　　　　　 Cu²⁺（a_Cu²⁺）+2e→Cu
　　 电池的总的反应为：
　　　　　　　　　 Zn+ Cu²⁺（a_Cu²⁺）→Cu +Zn²⁺（a_Zn²⁺）
　　 根据能斯特Nernst方程，Zn电极的电极电势为：
　　　　　
　　Cu电极的电极电势为：
　　　　　
　 　所以Cu-Zn电池的电动势为：
　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　=
　纯固体的活度为1，即a（Cu）=a（Zn）=1
　所以　
　在一定温度下，电极电势的大小决定于电极的性质和溶液中有关离子的活度。标准电极电势可以在常用数据表中查到。
　电池的电动势不能直接用伏特计来测量。因为当把伏特计与电池接通后，必然有适量的电流通过才能使伏特计有显示，这样电池中就会发生化学反应，溶液的浓度会不断改变。因而电动势也不断变化，这时的电池已不是可逆电池。另外，电池本身有内阻，用伏特计测量的只是两电极间的电势差，而不是可逆电池的电动势，只有在没有电流通过时的电势差才是电池的平衡电动势。电位差计是利用对消法原理进行电动势测量的仪器，其基本原理如图所示。AB为均匀滑线电阻，工作电池经AB构成一闭合回路，在闭合回路中流经一稳定电流强度I，在AB上产生均匀电势降。先将电键置向标准电池，使标准电池和检流计经ACC′构成一闭合回路，这样，就在标准电池的外电路中产生一个方向相反的电势差，它的大小由滑动接触点C′的位置决定，若在C′时检流计中无电流通过，则标准电池的电动势 正好等于AC′段的电势差，即E_N=IR_AC′，R_AC′为AC′段的电阻。同样再将电键置向待测电池，调节滑动接触点C使检流计中无电流通过，可得待测电池的电动势Ex=IRAC，则：
　　　　　　　　　　　　
　因为AB为均匀导体，所以其电阻与长度成正比，即R_AC/R_AC′= ，若已知E_N，即可求得E_x。
　应用对消法测量电动势具有以下优点：（1）完全对消时无电流通过电池；（2）不需要测定线路中的电流强度；（3）E_x的测量精度完全依赖于E_N和滑线电阻。
　另外，当两种电极与不同电解质溶液接触时，在溶液的界面上总有液接电势存在，在电动势测量时，常用盐桥使原来产生显著液接电势的二种溶液彼此不直接接触并降低液接电势，常用KCl、NH₄NO₃等溶液作盐桥。
　本实验以饱和甘汞电极作为参比电极，测定铜电极和锌电极的电极电势，以及Cu-Zn电池的电动势。