用补偿法测量电流电压和电阻

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1、实用文档实验3-3用补偿法测量电压、电流和电阻电位差计是精密测量中应用最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。【实验目的】1.掌握补偿法原理，了解其优缺点。2.掌握UJ-31型直流电位差计的原理、构造及使用方法。3.学会用UJ-31型电位差计来校准微安表及测量其内阻。【仪器用具】滑线式电位差计一套、UJ-31型直流电位差计一台、检流计一台、标准电池、工作电源、待测电池、

2、微安表头、直流电阻箱。【实验原理】电压的测量一般用伏特表来完成。由于电压表并联在测量电路中，电压表有分流作用，会对原电路两端的电压产生影响，测量到的电压并不是原电路的电压。用电压表测量电源电动势时，由于电压表的引入，电源内部将有电流，而电源一般有内阻，内阻将有电压降，从而电压表读数是电源的端电压，它小于电源的电动势。由此可知，要测量电动势，必须让它无电流输出。补偿法是电磁测量中一种常用的精密测量方法，它可以精确地测量电动势、电位差和低电阻，是学生会必须掌握的方法之一。滑线式电位差计、UJ-31型电

3、位差计或学生型电位差计UJ-36等都是根据补偿法原理而设计的仪器。补偿的电路原理图如图3-3-1所示。由Ea、K、和R组成的回路称工作回路；由Es或Ex与检流计G组成测量支路，与R仪器组成测量回路。在Ea>Es,Ea>Ex时，选择适当的，调节R的滑点，可使检流计G中无电流流过。此时有。在不变的情况下，降Es换成Ex，再调节R，若调节到C`位置使检流计无电流流过，则。因此，有即：(3-3-1)测量支路中无电流流过，那么标准文案实用文档Es或Ex就是它们的电动势，由此可知电压补偿法测量电动势或电位差时

4、比一般电表法更为准确。由图3-3-1可知，用补偿法测电动势时，需一个标准电池（标准电动势）作为标准比较。标准电池的电动势比较稳定，精度比较高。图中起调节工作电流的作用，工作电流越大，分压电阻R上单位电阻上的电压降越大；工作电流越小，分压电阻上单位电阻上的电压降越小，表示测量精度越高。检流计G灵敏度越高，测量精度越高。下面介绍两种常用的电位差计的基本原理。一、线式电位差计基本原理如图3-3-2所示，按通K1后，有电流通过电阻丝AB，并在电阻丝上产生电压降。如果再接通K2，可能出现三种情况：1.当时，

5、G中有自右向左流动的电流（指针偏向右侧）。2.当时，G中有自左向右流动的电流（指针偏向左侧）。3.当时，G中无电流，指针不偏转。将这种情形称为电位差计处于补偿状态，或者说待测电路得到了补偿。在补偿状态时，。设每单位长度电阻丝的电阻为，段电阻丝的长度为，于是(3-3-2)将保持可变电阻及稳压电源输出电压不变，即保持工作电流不变，再用一个电动势为的标准电池替换图中的，适当地将的位置调至，同样可使检流计G的指针不偏转，达到补偿状态。设这时段电阻丝的长度为，则图3-3-2（3-3-3）将上两式比较得到（3

6、-3-4）（3-3-4）式表明，待测电池的电动势可用标准电池的电动势和在同一工作电流下电位差计处于补偿状态时测得的和值来确定。可见电位差计测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻（或均匀电阻丝）以及高灵敏度的检流计，测量准确度可达到0.01%或更高。二、UJ-31型电位差计基本原理EG粗中细I0RNRxESEXKG标准未知①②③图3-3-3S标准文案实用文档上图3-3-3是UJ31型电位差计的原理简图。UJ-31型电位差计是一种测量直流低电位差的仪器，量程分为17mV（最小分度1μV，倍

7、率开关K1旋至×1）和170mV（最小分度10μV，倍率开关旋到×10）两档。该电路共有3个回路组成：①工作回路②校准回路③测量回路。(1)校准：为了得到一个已知的“标准”工作电流。将开关S合向“标准”处，为标准电动势,取值范围为1.0178~1.0190V，＝101.78，为12个0.01Ω的电阻，对应“粗”“中”“细”三个旋钮，调节这三个电阻旋钮使检流计G指零，显然（3-3-5）(2)测量:将开关S合向“未知”测量处，是未知待测电动势。保持，调节使检流计G指零，则有（3-3-6）被测电压与补偿

8、电压极性相反、大小相等，因而相互补偿（平衡）。这种测量未知电压的方式叫“补偿法”。补偿法具有以下优点：①电位差计是一电阻分压装置，它将被测电压和一标准电动势接近于直接加以并列比较。的值仅取决于电阻比及标准电动势，因而能够达到较高的测量准确度。②上述“校准”和“测量”两步骤中，检流计两次均指零，表明测量时既不从标准回路内的标准电动势源（通常用标准电池）中也不从测量回路中吸取电流。因此，不改变被测回路的原有状态及电压等参量，同时可避免测量回路导线电阻，标准电阻的内阻及被测回路等效内阻等