电位差计的原理和使用

1、n n x x 2 n S 1 P n n o 2 o 1 x x on n x x 2 n S 1 P n n o 2 o 1 x x o x实验八电位差计的原理和使用【实验的】1掌握电位差计的工作原理和确使用方法，加深对补偿法测量原理的理解和运 用。2训练简单测量电路的设计和量条件的选择。【实验器】 型流电位差计 双输出直流稳 压电源标准电池标电阻AC15/5 灵敏流计、 FJ31 型流分压箱、滑线变阻、直流电阻箱、待 校验电表、待测干电池、待测电阻、开关和导线等。EE【实验理】如图 5.8.1 所示位差计的工作原理是根据电 压补偿法，先使标准电池 与量电路中的精密电 I 阻 的端势差 U

2、 相比再使被测电势差(或电 E 压 与确可变的电势差 相较过检流计 G 两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从 电势差计的“校和“测量两个步骤中理解。图 5.8.1 电差计的工作原理校： K 打“标准”位置，检流计和校准电路联接 取预定值，其大小由标 准电池 E 的电动势确定把 K 合调 R 使检流计 G 指即 = 此时测量电路的 工作电流已调好为 I= /R 校工作电流的的：使测量电路中的 流一个已知的标准 电流 I 以保证 电盘上的压示(刻度值)与（密电阻 上的)实际电压值相一.测： K 打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持 I 不变（即 不) K 合上，调节 R ，检流计 G

3、 指，即有 E = U = I R 。由此可得 nn由于箱式电位差面板上的测量盘是根据 R 电值标出其对应的电压刻度值，因此只要读出 电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势 的测量。所 以，电位差计使用时,一定要先校，后测”，两者不能倒置【实验置】。 UJ31 型电差计UJ31 型式电位差计是一种测低电 势 的 电 位 差 计 ， 其 测 量 范 围 为标 检计 5.7-6.4V 未 未21 .mV （ K 置 档 或 （ K 置 档使用 6.4V 外工作电源 , 标准电池和K1n1.01 10 K2未知 未知 断 标准 断IP1粗IIP2中IIIP3细粗 细 短10.1图 5.8.2 UJ31

4、 型电位差计面板图灵敏电流计均外接其面板图如 5.8 所节工作电(即校准时分别调节Rp1(粗调 R （中调）和 R (细）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调节工作电流。 是 p 2 3 为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置,温度不同引起标准电池电动势变化时，通过调节 R ，工作电流保持不。 被成 )、n ）和0.001）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应Rx的电压值，电位差计处于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读出未知电动势或未知电左下方的“粗”和“细”两个按钮，其作用是：按 下“粗铵，保护电阻和灵敏电流计串联，此时电流计的灵敏度降低；按下“细”按钮，保护电阻被短路,此时电流计的敏度提高

5、为标准电池和未知电动势的转换开关 .标准电池、灵敏电流计、工作电源和未知电动势x由相应的接线柱外接。 型位差计的使用方法：（1）将K置到“断”,K置于“”档或“”档（视被测量值而定分别上标准电池、灵敏电流计、工作电源。被测电动势（或电于“未知 1“未知 2(2）根据温度修正公式计算标准池的电动势 t )n的值，调节 R 的示值与其相等。n将K置“标准”档，按下“粗”按钮，调节R1、Rp 2和Rp ，使灵敏电流计指针指零，再按细钮 R 和 R 精确调节至灵敏电流计指针指零操作过程称校p (3） 将 K 置“未知 1“未知 ”)位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘、使灵敏电流计指零，再按下“细”按钮

6、，精确调节读数转盘使灵敏电流计指零。读数转盘和的示值乘以相应的倍后相加乘以 。此操作过程称作“测量.xK所用的倍率即为被测电动或压）本实验室使用的 UJ31 电差计的准确度等级为 0.05 级在周围温度与 差不在的条件下其基本误差限U为U%U .5 )（58。式中的 为电位差计的最小分度 ,当倍率取 ” ，当倍率取 ” 为标电标准电池的使用参阅3 。FJ31 型直分压分压箱是用来扩大电位差计量程的际上是由若干个准确度很高的电阻串联组成的 分压器分箱上分别标明了每一档的倍率，使用选择合适的分压比 n,将分压箱的“输 入端与待测的电动势（或电压相接端与电位差计的“未知”端相接，则所测电 动 势 （

7、 或 电 压 ） 等 于 电 位 差 上 的 读 数 乘 以 分 箱 上 的 倍 率 数 n ， 即V n 差读值 .灵电计灵敏电流计的使用参阅3.5。 【实验容】用电位差计校准量程为V（或 75mV的压（参考电路如图 图 5）设计较准电压表的控制电,求控制电路的电压调节范围在 间连续可调.（2根据电位差计和待校电压表的量,取适当的分压比。 3V（或 75mV)）作 xx校准曲线，对待校电压表的精度作出评价。（4算电表校验装置的误差并判断它是小于电表基本误差限的 1/3进得出校 验装置是否合理的初步结论。 KEE KR1R2RmVVGG分压箱 标准检流计 5.7-6.4V 未未2标准检流计 5

8、.7-6.4V 未知1未UJ31 型电位差计图 5.8.3 用位差计校正毫伏表 型电位差计图 5.8.4 用电位差计校正伏特表用电位差计校准量程 (或 ）的毫安表（参考电路如图 58。5) （ ） 设 计 较 准 毫 安 表 的 控 电 路 要 求 控 制 电 路 的 电 流 调 节 范 围 在 15.00 mA）内连续可调。（） 选适当的取样电阻和变阻器阻值。（） 作 Ixx校正曲线，对待校电流表的精度作出评价。（） 估电表校验装置的误并判断它是否小于电表基本误差限的 1/3而得出 校验装置是否合理的初步结论用电位差计测量干电池的电动势（参考电路如图 5.86）（）根据电位差计的量程和被测干

9、电池，选取适当的分压器的分压比。（） 测次数不少于 6 次，并进行误差分析写干池的测量结果 x。2 P x 1 2 P x 1 H RmAEK分压箱 标准检流计 5.7-6.4V 未1未知计 知UJ31 型位差计图 5.8.5 用位差计校正毫安表 型电位计图 5.8.6 用电位差计测量干电池用电位差计测电阻值（参考电路如图 5。）（）令稳压电源固定输1.5，设计测定电阻的控制电路，由于实验室提供的UJ31型直流电位差计有两组输入测量端设一个能对标准电阻和待测电阻的端电压作连续 测量的控制电路。（） 选合适的测量条件包 准电阻控电路的工作电流和变阻器的阻 值。（） 测次数不少于次 , 计不R K

10、R Rsx确定度给出测量结果R x。G 上述实验内容可任选两项完成。 【注意项】1.实验前熟悉 型流电位计各 旋钮、开关和接线端钮的作用。接线路时注 意各电源及未知电压的极性。标准检流 5.7-6.4V 未知1 UJ31 型电差计图 5.8.7 用电位差计测电阻未知22查并调整电表和电流计的零点时电流计应置于其灵敏度最低0 档 以后逐步提高灵敏度档次。3。防止工作电流的波动每次电压前都应校准并且测量时，必须保持标准的工作电流不变，即当 K 置“未知 1或“未知 2”量待测电压时，不能调节 R ”三个旋钮.(为什么？）之“粗4.测量前，必须预先估算被测电,并将测量盘，调到估算.5.使用 UJ31

11、 型位差计，调节微调刻度盘时，其刻度线缺口内不属于读数范,进 入这一范围时测量电路已经断开检计虽回到中间平衡位置亦不是电路达到平衡状态 的指示【思考】箱式电位差计的工作原理是什么？使用箱式电位差计时，为什么要“先校准，后 量”?为什么要使工作电流标准电位差计的面板上的粗、中、细三个旋钮的作用是什么？在接线、拆线或调节未知电压 U 之前，必须先把 K ( K )置断处，其目的是什U U R 么箱式电位差计左下角粗、细个按钮的作用是什 何使?时什么要估算并预置测量盘的电位差值？接线时为什么要特别注意电压极性 是否正确.校准（或测量）时如果无论样调节电流调节或测量盘,电流计总是偏向一侧， 可能有哪几种原因？什么是“补偿法?用这种方法测电动势有什么特点？如果电位差计没有严格校,作电流偏,将使测量结果偏大还是偏小？【附录在用电位差计校准电流表时，是通过用电位差计测量标准电阻上的电压来转化成 准电流，进而对电流表各点进行校.算电表校验装置的误差，并判断它是否小于电表基 本误差限的 进而得出校验装置是合理的结估算时只要求考虑电位差计的基本误差限及标准电阻Rs的误差可用下式确定： I 显然 表