直流电位差计电压的测量.doc

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1、直流电位差计测量电压一、实验目的：1.了解电位差计结构、原理。2.学会用电位差计测量电压二、实验原理：1.补偿法测电压的基本原理如图1所示：图1补偿法原理图U0UxG图中UX是待测电压，U0是可调的已知电压。调节U0使回路无电流，U0与UX互相补偿，检流计G不偏转。这时电路达到平衡。补偿时，UX＝U0。因回路中无电流，即使UX有较大的内阻，也不会象使用电压表测量一样，由于会从被测电路中取电流，引起在待测电压内阻上的分压，造成测量结果偏小。图1中，除了待测电压，型号为UJ25的直流电位差计，检流计是外接的，因此，直流电位差计中要做到的就是如何实现等级较高、电压可调

2、的U0。仪器的设计不是直接做成一个可调的标准电压，而是利用一个标准电池，它的电压有六位有效数字，去将工作回路的电流标准化，产生一恒定的标准电流，然后将标准化后的电流，流过一个标准电阻，再从标准电阻上的压降分压，获得稳定可调的标准电压U0。下面说说直流电位差计的构造原理。2.直流电位差计的构造原理如图2所示，E为工作电源，EN是标准电池，UX是待测电压，RN和R0都是阻值准确已知的标准电阻。RN称为标准化电阻，R0称为测量电阻，电阻器R用于调节电位差计工作电流的大小，称为调节电阻。电位差计由工作回路（ERNR0R）、校准回路（ENKGRN）和测量回路（即补偿回路U

3、XR0GK）组成。b工作电流回路图2电位差计原理图Ux待测电压标准电池EN测量回路Kac校准回路XNR0RN调节电阻RI0工作电源EG调节电阻R，使工作回路的电流等于设计时所规定的标准电流I0。I0流过标准电阻RN、R0，在RN、R0上产生标准电压降。改变RN或R0上的滑动点，就能改变a、b两点或b、c两点之间的电压，在a、b和b、c之间输出稳定、可调的标准电压Uab=I0RNab和Ubc=I0R0bc。在实际电位差计中，标准的补偿电压Uab和Ubc直接标在面板上。3.使用标准电池，将I0标准化为了使流过标准电阻RN和R0的电流是设计的标准电流值I0，必须对工作

4、回路中的电流进行标准化调节，标准化的方法仍然采用补偿法，用标准电动势EN来校准RNab段上的电压Uab，从而达到校准I0的目的。型号为BC9a的饱和标准电池在室温为20℃时，其输出的电压为E20=1.01863V。从温度计上读出当前室温为t℃，代入下列近似公式，算出t℃时，标准电池的输出电压Et。Et≈E20－(t＋20)(t－20)×10-6(V)根据算出的Et值，设定好RNab段的阻值，仪器面板上已将RNab段的阻值变化转换成电压变化了。比如室温是30℃，算出的E30=1.01813V，即设定RNab为1.01813V。一段时间内，如果室温不变，RNab设定

5、好后，就不要去改变了。调节RNab阻值的旋钮也称为温度补偿旋钮。然后将开关K打向N，从高位到低位，调节R的阻值，将检流计的电流调至零。这样，就将I0标准化了。型号为UJ25型的电位差计，I0标准化的数值为1mA。实际操作过程，实验者可不用知道标准电流I0的大小。4.测量待测电压UX的大小I0标准化后，在标准电阻R0bc段上的电压Ubc=I0R0bc就是电压补偿法原理图中的U0。改变R0bc段的阻值，就可改变U0的大小。仪器的面板上，已将R0bc段阻值的变化，换算成电压Ubc的变化。将开关K打向X，从高位到低位，调节R0bc段的阻值，即Ubc的大小，使检流计中的电

6、流为零。这样，测量回路达到补偿，待测电压UX＝Ubc，其值从电位差计面板上读出。5.测量UX的内阻要测量UX的内阻，只要让UX输出电流，势必在UX的内阻上产生压降，从而算出UX的内阻。具体做法是在UX的两端并上一已知阻值R的负载电阻，用电位差计测出此时的电压，则UX的内阻：三、实验内容：测量一节干电池的电动势与内阻。四、注意事项：1.因电位差计带电流输出开关“粗”、“细”，为调节方便，检流计的开关“电计”可锁定。先“粗”后“细”，且必需采用跃按的方式。2.各电源极性不得接反。3.标准电池必须轻拿轻放，且禁止短路或接入负载进行放电。