電位差計(jì)的使用

1、圖4.8-1補(bǔ)償法原理圖；x的大小也就被測定，這種方2電位差計(jì)原理F面以87-1型電位差計(jì)為例， 討論電位差計(jì)的原理。其內(nèi)部電路如圖4.8-2所示，虛線框內(nèi)R1、R2組成的分流支等效電路圖如圖4.8-3所示，E、Ra、Rb、Rc、Ro、R組成工作回路,4.8電位差計(jì)的使用電位差計(jì)是利用補(bǔ)償原理和比較法精確測量電勢差和電源電動(dòng)勢的常用儀器。在測量電勢差或電源電動(dòng)勢時(shí)，伏特表要從被測量對象中取用電流，而電位差計(jì)則是采用補(bǔ)償原理， 不從被測量對象中取用電流， 也就不改變被測對象原來的狀態(tài)，因此用電位差計(jì)測量的結(jié)果穩(wěn)定可靠且精度高。電位差計(jì)配合標(biāo)準(zhǔn)電阻也可以精確地測量電流、電阻和校正各種精密電表。電位

2、差計(jì)所采用的補(bǔ)償原理還廣泛用于非電學(xué)量（如溫度、壓力、位移等）的測量及自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)中?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?了解電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)和原理。2. 掌握87-1型學(xué)生電位差計(jì)的使用方法。3. 學(xué)會(huì)用電位差計(jì)來校準(zhǔn)電壓表?！緦?shí)驗(yàn)原理】1補(bǔ)償原理如圖4.8-1所示，把待測電源 Ex（其電動(dòng)勢用；x表示） 與一個(gè)電動(dòng)勢可以連續(xù)調(diào)節(jié)的電源 E。（其電動(dòng)勢用；o表示） 相連。若；x ；o則靈敏電流計(jì)指針將向一邊偏轉(zhuǎn)；若 .V0，則靈敏電流計(jì)指針將向另一邊偏轉(zhuǎn)；若；x= ；o則靈敏電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，這時(shí)電路處于補(bǔ)償狀態(tài)。在補(bǔ)償狀態(tài) 下，如果可調(diào)電源電動(dòng)勢；o是已知的，那么待測電源電動(dòng)勢法就稱為補(bǔ)償法，并稱為；0

3、補(bǔ)償電動(dòng)勢。在實(shí)驗(yàn)電路中，是用一個(gè)分壓器來代替實(shí)際上，由于沒有電動(dòng)勢可以連續(xù)調(diào)節(jié)的電源, 連續(xù)可調(diào)電源Eo的。路。當(dāng)把Ki置于“外”或“內(nèi)”時(shí)，由外接穩(wěn)恒直流電源或內(nèi)部電源在電路中形成穩(wěn)恒電 流。改變Ra、Rb、Rc可以得到連續(xù)可調(diào)的補(bǔ)償電壓 是，特殊設(shè)計(jì)的電路（本圖上沒畫出）可 以保證無論Rb調(diào)整到什么位置，都不會(huì)改 變支路CA的電阻。這樣，調(diào)節(jié)電阻 Ra、 Rb、Rc僅相當(dāng)于改變滑線電阻器Ra、Rc觸點(diǎn)的位置，以獲取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電壓Eo。當(dāng)用“X 1”檔時(shí)，流過工作支路 CA的電 流為5mA ,分流支路電流為0.5 mA ;當(dāng)“X 0.1 ”檔時(shí)，則相反，顯然，后者量程由于 電流減少到十分之

4、一，量程也變小十分之Eo，其輸出端為E+和巳。需要說明的O在圖 4.8-2 中，由 Es、G 和 K2、K3、K4組成標(biāo)準(zhǔn)電流校正回路；由Ex、G和K2、K3、K4組成待測回路。測量時(shí)，必須先對工作回路進(jìn)行校準(zhǔn)。+R-E-圖 4.8-3接通 心，工作電流回路中有電流。Ra、Rb、Rc使其電壓讀數(shù)為1.0186V，然后接通K3、K4,先將K2轉(zhuǎn)向S,調(diào)節(jié)電阻R以改變工作電流回路中電流的大小，當(dāng)靈敏電流計(jì)指針指 零時(shí)，工作電流回路中的電流即為標(biāo)準(zhǔn)電流。（若測量時(shí)溫度為20C，查得此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢的大小為1.0186V。）此過程就是工作回路的校準(zhǔn)過程。保持電阻R不變，接入待測回路，依次調(diào)節(jié)Ra、

5、Rb、Rc,當(dāng)靈敏電流計(jì)指針指零時(shí)，b、Rc盤上的數(shù)據(jù)給出。DHBC 2標(biāo)準(zhǔn)電勢和待測電勢儀提E+和E-間的電壓E0與待測電動(dòng)勢Ex相等，其數(shù)值可由 Ra、R 本實(shí)驗(yàn)中所用到的標(biāo)準(zhǔn)電源和待測電源電動(dòng)勢均由 供。將其電壓信號(hào)取出，區(qū)別其正、負(fù)極用若需要測量外電路的某個(gè)電阻兩端的直流電壓，其代替Ex即可。利用電位差計(jì)還可校準(zhǔn)電壓表或電流表。用電位差計(jì)校準(zhǔn)微安表：用電位差計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)電阻可以校準(zhǔn)微安表，圖4.8-4為校準(zhǔn)微安表電路圖。其中E是直流電源，K是電源開關(guān)，R是滑線變阻器（作分壓器使用），I、?Rx的阻值，則可以計(jì)算 因?yàn)殡娢徊钣?jì)的測量準(zhǔn) 可以認(rèn)為I標(biāo)比微安表讀 并定出微Rx是標(biāo)準(zhǔn)電阻，叭為待校

6、準(zhǔn)的微安表，R 為限流電阻。校 準(zhǔn)原理是：接通開關(guān) K，微安表讀數(shù)為I指，用電位差計(jì)測出 Rx兩端的電勢差 Ux,已知標(biāo)準(zhǔn)電阻 出通過Rx的標(biāo)準(zhǔn)電流I標(biāo)工Ux/Rx, 確度和標(biāo)準(zhǔn)電阻的精確度都非常高， 數(shù)I指更準(zhǔn)確，于是可以用電位差計(jì)來校準(zhǔn)微安表， 安表的準(zhǔn)確度等級(jí)。圖4.8-4校準(zhǔn)微安表電路圖用電位差計(jì)校準(zhǔn)毫伏表：調(diào)節(jié)Ra、Rb、Rc設(shè)定合適的E。，將待校準(zhǔn)毫伏表正確接入E+和巳端，其讀數(shù)Ux，而用E?？梢暈閁標(biāo)，于是可以用電位差計(jì)來校準(zhǔn)毫伏表，并定 出其準(zhǔn)確度等級(jí)。【實(shí)驗(yàn)儀器】87- 1型學(xué)生電位差計(jì)，DHBC-2電勢箱，電阻箱，被校電表，滑線變阻器、連接線等。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、校準(zhǔn)學(xué)生式

7、電位差計(jì)（稱校準(zhǔn)）（1） 接通DHBC-2電勢箱的外接電源進(jìn)行預(yù)熱，一般預(yù)熱30分鐘方可進(jìn)行測量。（2）使用電位差計(jì)之前，先要進(jìn)行校準(zhǔn)，使電流達(dá)到規(guī)定值。87-1型電位差計(jì)面板如圖4.8-5所示，首先取掉檢流計(jì)上短路 線，對檢流計(jì)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。打開電 位差計(jì)電源，先放好 Ra、Rb和Rc， 使其電壓刻度等于標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢 1.0186V，用所附導(dǎo)線將面板上各同 名端相連，再將 Ki、K2、K3、G、R、 Rb按原理線路圖進(jìn)行連接，經(jīng)反復(fù)檢查無誤后，將 K1扳向“內(nèi)”接入工 作電源E。將DHBC-2電勢箱上的標(biāo) 準(zhǔn)電池Es和待測電動(dòng)勢Ex的輸出端 與檢流計(jì)上的Es、Ex的相應(yīng)端相連， 合上K4,

8、利用檢流計(jì)電路上的調(diào)零旋 鈕對對檢流計(jì)進(jìn)行帶電環(huán)境下的調(diào)零。Rb先取電阻箱的最大值，（使用時(shí)如果檢流計(jì)不穩(wěn)定，可將其值調(diào)小，直到檢流計(jì)穩(wěn)定 為止），合上 心、a、K4，將K2推向Es （間歇使用），并同時(shí)調(diào)節(jié) R,使檢流計(jì)無偏轉(zhuǎn)（指 零），為了增加檢流計(jì)靈敏度，應(yīng)逐步減少Rb，如此反復(fù)開、合 K2，確認(rèn)檢流計(jì)中無電流流過時(shí)，則Io已達(dá)到規(guī)定值。2、測量電池電動(dòng)勢（稱測量）調(diào)節(jié)DHBC-2電勢箱上電壓旋鈕，設(shè)置待測電動(dòng)勢的大小，按待測電動(dòng)勢的近似值設(shè)置好Ra、Rb、Rc，Rb先取最大值，心推向Ex并同時(shí)調(diào)電位差計(jì)Ra、Rb、Rc和Rb使檢流結(jié)束應(yīng)打開 K1、a、K3。重復(fù)“校準(zhǔn)”與“測量”兩個(gè)步

9、驟。共對3、校準(zhǔn)毫伏表：根據(jù)毫伏表量程，選擇合適的檔位，設(shè)置 待校準(zhǔn)的毫伏表測量 E+、巳間的電壓，記為Ex測量三次，取Ex的平均值作為測量結(jié)果。Ra、Rb、Rc，記下 曰值并視為U標(biāo)，然后用 U指，計(jì)算.U二U標(biāo)U指。測定10組數(shù)據(jù)，計(jì)無偏轉(zhuǎn)（在測的步驟中 R不能變動(dòng)），此時(shí)Ra、Rb和Rc顯示的讀數(shù)值即為 Ex值，測量根據(jù)公式定出毫伏表的等級(jí)。4、校準(zhǔn)微安表按圖4.8-4連接好外電路，調(diào)節(jié)滑線變阻R,使微安表依次指示為 5.0 A 10.0 A 15.0 A、 20.0 A、25.0 A、30.0 A、35.0 A、40.0 A、45.0 A、50.0 A，按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2 的方法依 次測

10、出對應(yīng)的Rx兩端的電勢差Ux值，并依次算出I標(biāo)二Ux/Rx和誤差厶I =1標(biāo)-I指，根據(jù)公 式定出微安表的等級(jí)?！緮?shù)據(jù)處理】1 將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的Ex測量結(jié)果填入設(shè)計(jì)好的表格中，并計(jì)算其平均值。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3測量的數(shù)據(jù)，將U指、U標(biāo)、厶U系列數(shù)值填入自己設(shè)計(jì)好的表格中。 以U指為橫坐標(biāo)，以 U為縱坐標(biāo)，作出毫伏表的校準(zhǔn)曲線.UU指（校準(zhǔn)曲線呈折線狀）3根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4測量的數(shù)據(jù)，將I指、Ux、I標(biāo)、厶I系列數(shù)值填入自己設(shè)計(jì)好的表格 中。以I指為橫坐標(biāo)，以和為縱坐標(biāo)，作出微安表的校準(zhǔn)曲線MI指（校準(zhǔn)曲線呈折線狀）4. 確定被校準(zhǔn)電表的準(zhǔn)確度等級(jí)計(jì)算電表的基本誤差:Imax100%rm 二Im式中V

11、max是厶I絕對值的最大值，Im是電表量程。根據(jù)電表的基本誤差與電表準(zhǔn)確度等級(jí)的 關(guān)系a _100rm，在電表的七個(gè)等級(jí)中選一個(gè)數(shù)值大于或等于100rm的最小值即為該電表的等級(jí)。仿照上述方法確定被校準(zhǔn)毫伏表的準(zhǔn)確度等級(jí)。【注意事項(xiàng)】1 連線時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電池、電源正負(fù)極一定要接正確。2.實(shí)驗(yàn)完畢后電動(dòng)勢箱、電位差計(jì)的開關(guān)要全部斷開，測量選擇開關(guān)K2放在中間位置的“斷”檔上。3 實(shí)驗(yàn)完畢后靈敏電流計(jì)應(yīng)置于“短路”檔。【預(yù)習(xí)思考題】1 用電位差計(jì)和電壓表分別測量同一電阻兩端的電勢差時(shí)讀數(shù)是否相同？哪一個(gè)更準(zhǔn) 確？為什么？2用電位差計(jì)進(jìn)行測量時(shí)為什么必須先校正工作電流？【分析討論題】1 在校正電位差計(jì)工作電流時(shí)，如果靈敏電流計(jì)指針總是向一邊偏轉(zhuǎn)，無法調(diào)到補(bǔ)償狀態(tài)，你認(rèn)為可能的原因是什么？如果在測量某電勢差時(shí)，也出現(xiàn)這種情況，可能的原因是什么？【附錄】1. DHBC-2型標(biāo)準(zhǔn)電勢和待測電勢使用介紹DHBC-2型產(chǎn)品選用高精度電壓基準(zhǔn)源來代替標(biāo)準(zhǔn)電池，克服了標(biāo)準(zhǔn)電池的諸多缺點(diǎn)，不僅能作為標(biāo)準(zhǔn)電池用，還可利用電壓調(diào)節(jié)旋