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1、研究性报告第一作者:10031017第二作者：文晨润10031026第三作者：陈丛林100310110.引言31.实验原理31.1补偿原理31.2UJ25型电位差计53.实验仪器64.实验步骤64.1自组电位差计64.2UJ25型箱式电位差计75实验数据处理75.1实际测量Ex的大小75.2不确定度的计算85.3测量两结果的最后表不96・实验改进与意见96.1实验器材的改进96.2实验方法的改进96.3实验内容的改进107.实验感想与体会12【参考文献】14北京航空航天大学物理实验研究性报告A09电位差计及其应用第一作者
2、：杜敏，第二作者：文晨润，第三作者：陈丛林北京航空航天大学自动化科学与电气学院100321班，北京，102206摘要:将电位差计实验中的补偿法原理应用于电学物理量的测量中，该方法可以用来精确测量电流、电阻、电压等电学量，也可以利用电位差计，获得比较精确的二极管伏女特性曲线可以避免了因电表的内阻而引起的测量误差。利用实验室现有仪器设计了一些切实对行的新实验。关键字：电位差计；补偿法；UJ23型电位差计；电阻；系统误差。0.引言电位差计是电压补偿原理应川的典型范例，它是利川电压补偿原理使电位差计变成一内阻无穷大的电压表，用于
3、精密测量电势差或者电压。同理，利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流农，用于电流的精密测量。电位差计的测量粘确度高,且避免了测塑的接入误差，但它的操作比较复朵，也不易实现测量的自动化。在数字仪表迅速发展的今天，电压测量已逐步被数字电压表所代替，后者因为内阻高（一般可达106〜1（）7Q）,口动化测量容易，得到了广泛的应用。尽管如此，电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍然有重要的训练价值。此外，直流比较式电位差计仍是目前准确度最高的电压测量仪表，在数字电压表及其他精密电压测量仪表的检定中，常作为标准仪器使用。1
4、•实验原理1.1补偿原理测量干电池电动势Ex的最简单办法是把伏特表借到电池的止负极上直接读数（见图1）,但山于电池和伏特表的内阻（电池内阻，伏特表内阻R不能看做），测得的电压并不等于电池的电动势。它表明：因伏特表的接入，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态。我们把由此造成的课差称为接入课差。图1用电压表测电池电动势为了避免接入谋差，可以采用如图2所示的“补偿”电路。如果cd可调，E>Ev,则总可以找到一个cd位置，使EI•所在冋路中无电流通过，这时V（f/=Evo±述原理称为补偿原理;回路E工一>G-
5、>d->crE*称为补偿回路；E->S->A->B->E构成的回路称为辅助回路。为了确认补偿冋路中没有电流通过（完全补偿），应当在补偿冋路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G,这种用检流计來判断电流是否为零的方法，称为示零法。图2补偿法测电动势由补偿原理可知,可以通过测定V°d来确定E,,接下来的问题便是如何精确确定V「d，在此采用比较测量法。如图2所示，把E,接入R佃的抽头，当抽头滑至位置cd时，G屮无电流通过，则Ev=1R（Y/,其中I是流过R肋的电流；再把一电动势已知的标准电池E”接入R加的抽头，当抽头滑至位置ab时
6、，G再次为0,则En=IR肋，于是：(1)这种方法是通过电阻的比较来获得待测电压与标准电池电动势的比值关系的。由于R佃是精密电阻，血可以精确读岀，E,v是标准电池，其电动势也有很高的准确度，因此只要衣测量过程中保持辅助电源E的稳定并冃检流计G有足够的灵敏度，E,就可以有很高的测虽准确度。按照上述原理做成的电压测童仪器叫做电位差计。应该指出，式（1）的成立条件是辅助回路在两次补偿中的丄作电流I必须相等。事实上,为了便于读数，1=丑应当标准化（例如取I=I0=lniA）,这样就可由相应的电阻值直接读出5即Eg。.。1.2UJ
7、25型电位差计UJ25型电位差计是一种高电势电位差计，测量上限为1.911110V,准确度为O.O1级,工作电流Io=O.lmAo它的原理如图3所示，图4是它的血板，上方12个接线林的功能在血板上已表明。图中/?人〃为两个步进的电阻旋钮，标有不同温度的标准电池电动势的值，当调节工作电流时做标准电池电动势修止Z用。Rp（标有粗，中，细，微的四个旋钮）做调节工作电流1（）之用。Rg是标有电床值（即人人之值）的六个大旋钮，用以测出未知电床的值。左卜的功能转换开关，当其处于“断”时，电位差计不工作；处于“N”时，接入E”可进行工
8、作电流的检查和调整；处于和A：?时，测第一路或者第二路的位置电压。标有“粗”、“细”、“短路”的三个按钮是检流计（电汁）的控制开关，通常处于断开状态，按下“粗”,检流计接入电路，但串联一人电阻R'jlj以在远离补偿的情况卜，保护检流计；按下“细”,检流计直接接入电路，使电位差计处于高灵敏度的工作状态；“短路”是阻尼开
