实验：直流电位差计的使用

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1、实验：直流电位差计的使用直流电位差计的使用实验电位差计是利用电压补偿原理精确测量直流电压和电动势的仪器。如果配用标准电阻，还可以精确测量电流和电阻，它也常用于非电学参量(如压力、温度、位移等)的电测量中，是电磁测量中常用仪器之一。本实验用电位差计测量电表内阻和校准电表。【实验目的】1.了解电位差计的工作原理和结构特点，掌握其使用方法。2.用电位差计测电流表的内阻。3.用电位差计校准电流表。【实验器材】UJ36型携带式直流电位差计、毫安表、微安表、工作电源、滑线变阻器、标准电阻2个(10?,100?

2、)、双刀双掷开关等。【实验原理】一、电位差计的工作原理如果要测未知电动势Ex，原则上可按图5-20-1安排电路。其中E0是可调电压的电源。调节E0使检流计指零，则表示在这个回路中电动势Ex和E0必然大小相等，即Ex?E0(5-20-1)这时，我们称电路达到补偿。在补偿条件下，如果E0的数值己知，则Ex即可求出。根据此原理制成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。我们可以用分压电路来获得可调的电压，如图5-20-2所示，其中电源E、限流电阻RP，分压电阻R和标准电阻RN联成一个回路，称为辅助回路。

3、分压电阻的滑动端c和固定端b与待测电源Ex、电流计连成另一回路，称为补偿回路。调节滑动端c，当电流计中无电流通过时，设辅助回路中的电流强度为10,cb段的电阻值为Rx，则cb段的电压Ucb?IORx与Ex相等，即图5-20-1电位差计的补偿原理Ex?IORx（5-20-2）在实际的电位差计中，10是一个规定值，为了使辅助回路中的电流正好等于该规定值，采用了标准电池，其电动势EN是己知的（由实验室给出），电路如图5-20-3所示。使用电位差计测量电动势（或电位差），要分两步进行：1.校准：为了使R中

4、流过的电流是标准电流10,将5-20-3中S2倒向EN端。调节RP,改变辅助回路中的电流，使检流计指零，则EN?IORN。由于EN和RN都很准确地已知，这时辅助回路中的电流就被精确地校准到152图5-20-2电位差计的基木电路图5-20-3电位差计电路图所需要的值。此后的实验屮RP不得再变。2.测量：把开关S2倒向Ex—边，只要Ex?IORab，总可以滑动c的位置使检流计再度指零，这时cb间的屯压降恰好和待测电动势Ex相等，即Ex?IORx由于设计电位差计时，已经根据R大小将电阻的数值转换成电压刻

5、度,故可在仪器上直接读出被测电动势Ex的大小。如果要测任一电路两点间的电位差，只需将待测两点接入补偿回路代替Ex即可。二、用电位差计校正电流表校正电流表的电路如图5-20-4所示，图屮毫安表为被校准电流表，R为限流器，Rs为标准电阻，有4个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下面两个是电压接头，接电位差计。电位差计可测出Rs上的电压Us，则流过Rs中电流的实际值为图5-20-4电位差计校正电流表电路IO?Us/Rs在毫安表上读出电流指示值I,与10进行比较，其差值?1?1?10称为电流表指示值的绝

6、对误差。找出所测值中的最大绝对误差?lm,按式(5-20-3)确定电流表级别。a??lm?100%(5-20-3)量限为了使被校准电流表校准后有较高的准确度，电位差计与标准电阻的准确度等级必须比被校电表的级别高得多。三、用电位差计测电流表的内阻电路如图5-20-5所示，S1是双刀双掷开关，Rs是标准电阻，Rg是待测电流表内阻。由于Rg两端的电压Ug?IORg，Rs两端的电压Us?IORs，所以有Rg?UgUsRs（5-20-4）用电位差计分别测出电压Ug与Us，由式（5-20-4）可求出Rg。【实

7、验内容】一、校正电流表1.按图5-20-4连接线路。2.对被校毫安表各刻度示值（1、2、3、4、5mA）逐一进行校准（注意在选择标准电阻时，应使电位差计上读取尽量多的有效数字）。二、测电流表的内阻。1.按图5-20-5连接线路。2.测电流表（0〜5mA）的内阻。标准电阻Rs取10?,读出Ug与Us。1.测微安表的内阻，标准电阻Rs取100?,读出Ug与Us。为了减小误差，每组数据153图5-20-5电位差计测电流表内阻电路分别测2次，求其平均值。【数据处理】1.算出电流表的标准值10与指示值I的差

8、值，即为修正值。用坐标纸作修正值?I与I的校正曲线（修正值?I为纵坐标，I为横坐标）。2.找出标准值与指示值之间的最大差值（用绝对值表示），求出被校准的电表的级别a。3.利用式（5-20-4）求出电流表和微安表的内阻Rg。【思考题】1.能否用伏特计测量电池的电动势？如果认为可能，画出电路图并写出主要的测量步骤。2.在使用电位差计的过程屮，如果发现检流计指针总往一边偏，无法调到平衡，试分析可能有哪些原因？3.能否用U36型电位差计较正电压表？提出你的测量线路和测量的主要步骤。