电磁学基础与综合性实验

《电磁学基础与综合性实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第十章电磁学基础与综合性实验10.1实验23电位差计测电动势电位差计是通过将被测电压与内部已知的补偿电压进行比较来测定未知电压或未知电源电动势。当补偿电压和被测电压平衡时，电位差计既不从被测电路中获取电流,也不会给出电流，从而保证了被测电路的状态不变。这正是补偿法测量的优点和特点。电位差计被广泛地应用在计量工作和其它精密测量中。通过学生式电位差计实验，可以了解电位差计的基本原理、结构和使用方法。【实验目的】1、学习和掌握电位差计的补偿原理。2、掌握电位差计进行测量未知电动势的基本方法。3、学习对实验电路参数的估算、校准及故障排除的方法。【实验仪器】名称数量型号学生式电位

2、差计1台87-1型标准电动势与待测电动势仪1台DHBC-2直流电阻箱1台ZX21a型数字万用表1个UT61E或MF47F普通电源线2根导线12根【实验原理】<7（一）电位补偿原理用电压表不能准确地测电动势。电压表可以测量电路O+111各部分的电压，但不能测量具有内阻的电源的电动势。因、d为电压表并联在电源的两端时（图10-1）,根据闭合欧姆定律可知，电压表的指示是此时电源的端电压，而不是它+(的电动势。图中：U-8-lr图10-1电源电动势；「一电源内阻；/一回路中电流；电压表指示数；电压表的指示数U,表示电源的端电压；〃为电源内阻上的电压降。由于电源内阻是未知的，因

3、此由上式不能根据U的值准确确定电源的电动势。图10-2是将被测电动势的电源£丫与一已知电动势的电源勺)“+”端对“+”端,端对“-”端地联成一回路,在电路中串联检流计“G”,若两电源电动势不相等，即J丰坯、回路中必有电流,检流计指针偏转；如果电动势可调并已知，那么改变S的大小，使电路满足乙=匂，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势£丫得到己知电动势勺)的完全补偿。根据已知电动势值S定出6,，这种方法叫补偿法。如果要测任一电路中两点之间的电压，只需将待测电压两端点接入上述补偿回路代替5,根据补偿原理就以测出它的大小。我们知道，用电压表测量电压时，总要从被测电路

4、上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态。用补偿法测电压时，补偿电路中没有电流，所以不影响被测电路的状态。这是补偿测量法最大的优点和特点。(二)电位差计按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。由上述补偿原理可知,采用补偿法测量电动势对应有两点要求：(1)可调。能使5和£丫补偿。(2)精确。能方便而准确地读出补偿电压砌大小,数值要稳定。R+Rab图10-3是实现补偿法测电动势的原理线路，即电位差计的原理图。采用精密电阻人〃组成分压器，再用电压稳定的电源£和限流电阻人串联后向它供电。当流经检流计的电流为零时，有只要心〃和b数值精确，则图中虚线内皿之间的电压即为精

5、确的可调补偿电压Eq,旬和组成的回路cdG"称为补偿回路。流过精密电阻〃的电流由上式决定，与补偿电路无关，电路中可设计人的数值为5加力或0.5mAo由稳压电源£、限流电阻R和精密电阻血确定。此时£x-80~】()Rab（三）电位差计的标准（校准）所谓校准，就是将改装后的电表与标准表同时对同一个对象（电压或电流）测量,进行比较。要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值必须对电位差计进行校准。凡0是线状精密电阻，当流过它的电流/〃一定时，血上每一点将对应确定的电压值，那么就可以在凡〃上以刻度表示对应的电压。但是这种便利要求流经尺血的电流心必须是与刻度上所需电流的对应值相一

6、致。R用来调节工作电流心的大小，的变化将改变电阻丝1U单位长度上电位差的大小。c〃为电阻丝上的两个活动接触点，可在其上移动，以便从上取得适当的电位差。因稳压电源外部电源是不太稳定、有波动的22〃7市电，限流电阻会随环境发生变化。为了保证每次测量的精确度，就要求每次测量时通过/^的儿必须是凡力刻度所对应的工作电流，如5加/或0.5mA.这就是电位差计的校验。校验的方法是用标准电动势替代待测电动势，通过调节使电路在标准电动势驱动下，任意两点c、〃之间的电压值恰好为心〃刻度上的电压值。当调整使补偿电路的检流计指针指零后，就有了标准，就达到了此目的。由此可见用数字万用表测量标准

7、电动势的准确性就很有必要，否则就无法做到校验。因此：使用电位差计之前，先要进行校准，使电流达到规定值。实验中校准的具体方法：如图10-4所示。£$是已知的标准电动势，根据它的大图10-4小，取皿间电阻为%,使Rcd=Es/Io^将开关K置于2时,调节人使检流计指针无偏转，电路达到补偿，这时％满足关系Io=es/Rcd.由于已知的£$、％都相当准确，当虚框内的£、R和确定时，％就被精确地校准到标准值。注意此后测量待测电动势时R不可再调，否则工作电流不再等于1（）.（四）测量未知电动势在图10-4中，将开关K置于1时，保持R不变即10不变，只