實驗指導(dǎo)電位差計的原理與應(yīng)用

1、實驗指導(dǎo)電位差計的原理與應(yīng)用實驗一箱式電位差計的原理及應(yīng)用學(xué)生式電位差計是按串聯(lián)代換式電位差計的電路設(shè)計的。其特點是線 路簡明、原理清楚，非常適合大學(xué)、中專、中學(xué)的學(xué)生實驗。用它不僅可 以直接測量電源電動勢、溫差電動勢，而但配用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱后還可以用來 測量直流電流和電阻等。【實驗?zāi)康摹?. 了解電位差計的工作原理、結(jié)構(gòu)、特點和操作方法，加深對補(bǔ)償法 測量原理的理解和運用.2. 掌握用電位差計測量電池電動勢.3. 學(xué)握用電位差計測定電阻的方法，會設(shè)計簡單的測量電路.【實驗儀器】穩(wěn)壓電源、87j型學(xué)生型電位差計、標(biāo)準(zhǔn)電池、待測干電池、開關(guān)、 導(dǎo)線【實驗原理】圖1是將被測電動勢的電源ex與一己知電動

2、勢的電源e0“ + ”端對“ + ” 端，“/端對端地聯(lián)成一回路，在電路中串聯(lián)檢流計“g”，若兩電源 電動勢不相等，即exheo,回路中必有電流，檢流計指針偏轉(zhuǎn)；如果電動勢eo可調(diào)并已知，那么改變eo的大小，使電路滿足ex二e0,則回路中沒有電流，檢流計指示為零，這時待測電動勢ex得到己知電動勢eo的完全補(bǔ) 償?？梢愿鶕?jù)已知電動勢值eo定出ex,這種方法叫補(bǔ)償法。如果要測任一電路中兩點之間的電壓，只需將待測電壓兩端點接入 上述補(bǔ)償回路代替ex,根據(jù)補(bǔ)償原理就可以測出它的大小。我們 知道，用電壓表測量電壓時，總要從被測電路上分出一部分電流， 圖1補(bǔ)償電路從而改變了被測電路的狀態(tài)，用補(bǔ)償法測電壓時

3、，補(bǔ)償電 路中沒有電流，所以不影響被測電路的狀態(tài)。這是補(bǔ)償測量法最大的優(yōu)點 和特點。按電壓補(bǔ)償原理構(gòu)成的測量電動勢的儀器稱為電位差計。由上述補(bǔ)償 原理可知，采用補(bǔ)償法測量電動勢對e0應(yīng)有兩點要求：（1）可調(diào)。能使 e0和ex補(bǔ)償。（2）精確。能方便而準(zhǔn)確地讀出補(bǔ)償電壓e0大小，數(shù)值 耍穩(wěn)定。圖2是實現(xiàn)補(bǔ)償法測電動勢的原理線路，即電位差計的原理圖。采用精密電阻rab組成分壓器，再用電壓穩(wěn)定的電源e和限流電阻r串聯(lián)后向它供電。只要red和10數(shù)值精確，則圖中虛線內(nèi)cd之間的電壓即為精確的可調(diào)補(bǔ)償電壓e0, e0和ex組成的回路edgex稱為補(bǔ)償回路。87j市電型學(xué)生式電位差計外接配套件為標(biāo)準(zhǔn)電池（

4、按極性接入“es”接線柱），待測電勢（電壓）接入“ex”接線柱，rb己內(nèi)接一保護(hù)電阻，不需另接電阻箱，其它均己安裝圖2電位差計原理圖在密閉的機(jī)箱內(nèi)，各部分之間連接導(dǎo)線也成套供應(yīng)。圖 3為87-1型學(xué)生式電位差計的面板布置圖。圖3 87j型學(xué)生式電位差計【實驗內(nèi)容與步驟】1、校準(zhǔn)電位差計工作電流（稱校準(zhǔn)）在儀器后部接入220v市電，閉合電源開關(guān)，再閉合檢流計“電源” 開關(guān)，調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕使檢流計指“0”，在ra、rb和rc三測量盤上打 以等于標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的相應(yīng)示值，如已知標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢為1.01860v, 則在x0.1v盤打以“10”，x0.01 v盤打以“1”，x0.001v盤打以“8.

5、6” 大格示值，用所附導(dǎo)線按圖5進(jìn)行連接（粗黑線代表連接導(dǎo)線），經(jīng)反復(fù) 檢查無誤后，將“k1”打至“開”位置，指示燈點亮，用其它導(dǎo)線接入標(biāo) 準(zhǔn)電池es和待測電動勢ex,合上k3,將k2推向es （間歇使用），并同時 調(diào)節(jié)r，使檢流計無偏轉(zhuǎn)（指零），如此反復(fù)開、合k2，確認(rèn)檢流計中無 電流流過時，則10已達(dá)到規(guī)定值（5.5ma）。校準(zhǔn)工作電流10后，不再對 r進(jìn)行調(diào)節(jié)。2、測量1號干電池的電動勢（稱測量）在ra、rb、rc三個測量盤上打上待測電動勢的近似值，k2推向ex 并同時調(diào)電位差計ra、rb、rc三個測量盤的示值，使檢流計無偏轉(zhuǎn)（在 測ex的步驟中r不能變動）此時ra、rb和rc顯示的讀數(shù)

6、值即為ex值， 測盤結(jié)束應(yīng)打開ki、k2、k3o重復(fù)“校準(zhǔn)”與“測量”兩個步驟。共對ex測量三次，取ex的平均 值作為測量結(jié)果3、測量電池的內(nèi)阻a、打開k2、k3,按圖4所示線路連接電路，r'為電阻箱。b、同上述測量步驟，合上k4測得r'兩端電壓e'。由 e?ex?lr?ex?式中： r電池內(nèi)阻，q ； ,ex?ex?,?r 化簡得 r?l?r ,r,?re?ex電池電動勢，v；e' k4合上時端電壓，v；r'與電池并聯(lián)的電阻箱阻值，q。r'已知，只要分別測出當(dāng)開關(guān)k4打開和合上時ab兩端的電壓ex和e '，然后代入公式可求得電池內(nèi)阻。待測電池不能供給大電流，所以測英內(nèi)阻時r'值不能太小。應(yīng)先定好r' =100 q再接入路。實驗中只在測量e '時才合上開關(guān)k4,測量完畢立即斷開，以免干電池放電過多。圖4電路連接圖【注意事項】1標(biāo)準(zhǔn)電池只能短吋間通過：lua左右的電流，否則將影響標(biāo)準(zhǔn)電池 的精度直到造成永久性電動勢衰落。所以，使用k2要短促，以保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 電池，不能用伏特計測它的電動勢。2、因本儀器為市電型，所以儀器面板上的“e”兩接線柱不必接線。【預(yù)習(xí)思考題】1. 補(bǔ)償法的原理是什么？采用補(bǔ)償法測量應(yīng)滿足什么條件？2. 電位差計由幾個回路組成，它們各起什么作用？【思考題】1.