实验十 电位计原理和应用

1、 实验目的实验目的 一一 学习电位计的补偿原理，了解电位计的结构。学习电位计的补偿原理，了解电位计的结构。 二二 用电位计测量电池的电动势、内阻，测量毫安表用电位计测量电池的电动势、内阻，测量毫安表的内阻并校正其量程。的内阻并校正其量程。实验原理实验原理 电位计适用于低电压的测量。它利用补偿原理，可实现无分流测量，即测量不影响待测电路的原来状态。 图一 由图一，设e0为已知电压，ex为待测电压，当检流计g示零（即回路电流i0=0）时，ex=e0，即e0和ex抵消或平衡，称为e0对ex补偿。 e0必须准确且可连续调节。为达此目的，通常采用图二的电路。将电源e加在电阻丝ab的两端，取ab之间的电压

2、作为e0，将标准电池es接入m1m2，调节r1使abm2m1回路电流为零，即uab和es补偿，则电阻丝的压降电阻丝的压降 实验十三 电位计原理和应用率率=es/lab uab=lab，其中lab为ab间电阻丝的长度，可在ab范围内连续调节并可读；标准电池电动势es已知且很准确，这样便可实现e0准确并可连续调节。 实际的测量是先根据待测电压的约值，确定电位计的量程（即uab），确定的原则是uab比待测电压ex稍大且方便计算。由于ab长度已知，实际上实际上确定确定uab即是确定压降率即是确定压降率。然后由lab=es/确定es的补偿长度ls，在ab上取lab=ls，调节r1使回路abm2m1电流为

3、零，则则=es/ls即为确定的即为确定的，这一过程称为校准电位计校准电位计。 图二 测量电压ex时，只需将ex接入m1m2取代es，调节lab使回路abm2m1电流为零，lab的长度即为ex的补偿长度lx，则ex=lx。 仪器结构及测量方法仪器结构及测量方法 本实验采用11线电位计，其结构和电路如图三。电阻丝ab有11米长，盘绕在木板上两排各五个插孔和一个接线柱上，每段长1米，最后1米下面安装一把米尺，米尺上有可沿尺滑动的扣键b，其刀口（按下即接触电阻丝，松手即断开。）和电阻丝的接触处即为lab的b端，滑动扣键可实现滑动扣键可实现lab小数部分的调节；小数部分的调节；插头a可插入任何插孔中，该

4、处即为lab的a端，选择插孔可实现选择插孔可实现lab的整数部分的调节的整数部分的调节。 一、校准电位计 以本实验所测的最大电压甲电池的电动势ex确定电位计的量程。ex标称值为1.5v，新电池最大可达1.65v。根据量程比待测电压稍大且方便计算的原则，确定电位计的量程为2.2v，即=0.2000v/m。按图三，将k2倒向n1，即将es接入m1m2，形成校准回路。取ls=es/=1.0186v/0.2000v/m=5.0930m，调节r1使g示零，则=0.2000v/m。 图三 二、测量待测电压 ex 按图三，将ex 接入m1m2，将k2倒向n2，形成测量回路。调节ab的位置使g示零，则 ex=

5、 lx 。实验内容与要求实验内容与要求 一、校准电位计 按图三，将k2倒向n1，取ls=5.0930m，调节r1使g示零，则=0.2000v/m。 二、测量甲电池电动势ex 按图三，将甲电池接入m1m2，将k2倒向n2，调节ab的位置使g示零，读取ex的补偿长度lx，则ex=lx 。测3次平均。 三、测甲电池内阻r、毫安表内阻rg及满度电流i 由图四，调节r3(电阻箱)使ma表指满刻度（10ma)，用电位计测uab、ucb 则 uab=lab ucb =lcb 回路电流 i=lcb/r3 甲电池内阻 r =(ex-uab）/i=（lx-lab）r3/lcb 图四 ma表内阻 rg=（uab-u

6、cb）/i=（lab-lcb）r3/lcb数据表格及测量结果数据表格及测量结果 lx（m) lab（m） lcb（m） r3（） 甲电池电动势 ex=lx= ma表满度电流 i =lcb /r3= 甲电池内阻 r =(lx-lab）r3/lcb= ma表内阻 rg=（lab-lcb）r3/lcb=注：在补偿情况不明时，置保护电阻r2最大，待接近补偿时，置r2为零。 实验十三：实验十三：电位计原理和应用电位计原理和应用【实验目的【实验目的】1. 学习电位计的补偿原理，了解电位计的结构学习电位计的补偿原理，了解电位计的结构2. 用电位计测量电池的电动势、内阻，测量毫安表用电位计测量电池的电动势、内

7、阻，测量毫安表 的内阻的内阻1） 用标准电池校准电位计用标准电池校准电位计【实验原理【实验原理】ssel( 是压降是压降率，率，即电阻丝每单位长度上即电阻丝每单位长度上的电压降；的电压降； 是是电阻丝的补偿长度电阻丝的补偿长度 )sl2）各种测量）各种测量(a) 测量电池的电动势测量电池的电动势xxel实验十三：电位计原理和应用实验十三：电位计原理和应用(b) 测量测量a,b两点间的电压两点间的电压ababul(d) 测量回路中的电流测量回路中的电流rgr(c) 测量测量c,b两点间的电压两点间的电压cbcbul33c bc bulirr【实验原理【实验原理】2）各种测量）各种测量(e) 测量

8、电池的内阻测量电池的内阻实验十三：电位计原理和应用实验十三：电位计原理和应用rgr3xabxabcbeullrril3abcbabcbgcbuullrril(f) 测量电流计的内阻测量电流计的内阻【实验原理【实验原理】【实验步骤【实验步骤】1）用标准电池校准电位差计，确定降压率）用标准电池校准电位差计，确定降压率 .3）测量测量a,b两点间的电势差两点间的电势差 (即测定其补偿即测定其补偿 长度长度 ) abuabl4）测量测量c,b两点间的电势差两点间的电势差 (即测定其补偿即测定其补偿 长度长度 ) .cbucbl2）测量干电池电动势）测量干电池电动势 (即测定其补偿长度即测定其补偿长度

9、)xexl( )se v( )sl m( / )sse l v m表表1. 校准电位差计的数据校准电位差计的数据( )xl m( )ablm( )cblm3( )r 123平均平均表表2. 各种测量的数据各种测量的数据 4. 数据记录与处理数据记录与处理1.01865.0930.20003()cbilra( )xxelv3()( )xabcbrllr l3()( )gabcbcbrllr l【实验结果【实验结果】(要求代入数据写出中间计算步骤要求代入数据写出中间计算步骤)甲电池电动势甲电池电动势ma表满度电流表满度电流甲电池内阻甲电池内阻ma表内阻表内阻 ma表内阻 rg=（uab-ucb）/i=（lab-lcb）r3/lcb数据表格及测量结果 lx（m) lab（m） lcb（m） r3（） 甲电池电动势 ex=lx= ma表满度电流 i=lcb /r3= 甲电池内阻 r=(lx-lab）r3/lcb= ma表内阻 rg=（lab-lcb）r3/lcb=ex的相对误差 ex/ex=/+lx