电位差计的研究

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1、电位差计的研究【实验目的】(1)掌握补偿法。(2)用十一线电位差计测电池的电动势。(3)用十线电位差计测电池的内阻。(4)用自组电位差计测电池的电动势。(5)用十一线电位差计校止电压表并绘制校止曲线。【实验原理】把电压表接至电池的两端，电压表所显示的是电池的端电压而不是电池的电动势，其原因是由于电池的内电阻不为零，流经电压表的电流在电池内产生了内圧降，只有当电池内部电流为零时，电池两端的电压才等于电动势，但是，无电流流经电池，电压表的示值也为零，所以，从原理上讲，不可能用电压表测电池的电动势。1.电位差计的补偿原理用补偿法测量电动势的基本原理可用图4.4.1(a

2、)所示的电路来说明，&是对调节输出电压的电源，G是高灵敏度检流计，R是分压电阻，件是待测电池的电动势。在图441(a)中，由电源民、分压电阻尺组成的电流回路叫工作电流回路，其主要目的是在分压电阻R上产生一稳定的均匀分布并可标定的电圧分布。由待测电池&•、检流计G和分圧电阻的部分电阻组成的电路回路叫测量电流回路，在测量电流回路中，待测电池的极性与分压电阻R上的输出电压Ucd的极性相对而连，其等效电路如图4.4.1(b)所示。移动分压电阻上的滑动头C,当测量回路的电流为零时(可由检流计的显示值为零而得知)，则有补偿法测量电动势基本原理及等效电路图4.4.1ex=vc

3、b=igrCB(4.4.1)式中Vcr——分圧电阻的圧降；Rcb——分压电阻R上B到C段的阻值；/o—工作电流回路中的电流。若分压电阻CB段的电压已知，则可得到电池电动势九的值，这种测量方法叫补偿法,心叫补偿电压。2.一般电位差计测量电动势的原理从补偿法原理得知，要精确地测出瓦，则必须耍求分压电阻R上的电压标度稳定而且准确,所以，为了获得准确的补偿电压值，实际的电位差计除采用补偿法外，还耍采用比较法才能获得准确的测量结果，其原理如图442所示。式中Vcr——分圧电阻的圧降；Rcb——分压电阻R上B到C段的阻值；/o—工作电流回路中的电流。若分压电阻CB段的电压已

4、知，则可得到电池电动势九的值，这种测量方法叫补偿法,心叫补偿电压。1.一般电位差计测量电动势的原理从补偿法原理得知，要精确地测出瓦，则必须耍求分压电阻R上的电压标度稳定而且准确,所以，为了获得准确的补偿电压值，实际的电位差计除采用补偿法外，还耍采用比较法才能获得准确的测量结果，其原理如图442所示。图4.4.2在图4.4.2中，£。为输出电压可调的电源，心为工作电流调节电阻，心、心为分压电阻，山E。、R。、心、尺2、Ko组成的电流回路叫工作电流回路。在电位差计的使用过程中，若£o发生了变化则可通过调节心使R、、忌两端的电汗保持不变即维持整个工作电流冋路中的电流/

5、(＞保持不变，若分压电阻&和心上的电压已事先被标沱，则可维持其标度值的稳俺和准确。由标准电池En、检流计G和川的部分电阻心加上开关Ki、心组成的电流回路叫标准化电流回路，该回路的主要任务是精确确定分压电阻上的电压标度值。由心的部分电阻他、待测电池电动势瓦、检流计G和开关K

6、、心组成的电流回路叫测量电流回路。由于在电位差计的使用中，心、忌两端的电汗始终保持不变，即工作冋路电流心始终保持不变，且分别对你和&的两次补偿法测量中/g=0,因此有：En=人心(4.4.2)耳=/尼(4.4.3)两式相除并消去/。，则得：REx*En(4.4.4)

7、±1上式可知，待测电动势的

8、测量值取决于电阻比和标准电池的电动势En,同时还意味着，如果永远保持为定值，则可把乩之值直接标定为被测电压或电动势之值，/()是否为定值可用标准化工作电流冋路中对En的补偿结果来检验。线我电任差计测量电池的电动势电路图4.4.3综上所述，电位差计是一个精密的电阻分压装置，用來产生一个有一定调节范围且标度值准确稳定的电压，并用它来与被测电压或电动势相补偿，以得到被测电压或电动势的量值。电位差计的基本电路由三部分组成，它们是：工作电流回路、标准化电流回路和测量电流回路。在电位差计的测量过程中，其标准化电流回路和测量电流回路中的电流均为零，表明测量时，既不从标准电池E

9、n或待测电池瓦中产生电流，也不从电位差计工作电流冋路中分岀电流，因而是一种不改变被测对象状态的测量方法，从而避免了测量回路的导线电阻、标准电池内阻、待测电池内阻等对测量结果的影响，使得测量结果的准确度仅取决于电阻比和标准电池的电动势，因而可以达到很高的测量准确度。【实验内容】1.用线式电位差计测量电池的电动势线式电位差计由输出电压可调的工作电源尽、可变电阻R。、控制开关K()及一电阻率均匀的电阻丝AB组成工作电流回路，心用于调节电阻丝AB两端的端电压。由标准电池尽，检流计G、开关K］及C7T段电阻丝组成标准化电流回路，由待测电池价、电阻丝CD、检流计G、开关©组

10、成测量电流回路，如图44