電位差的使用ppt課件

1、電位差計的使用 實驗目的1了解補償法測量原理；2了解電位差計的結(jié)構(gòu)、正確使用電位差計。3用電位差計測量干電池的電動勢和電阻的阻值實驗儀器nUJ36a型箱式電位差計，分壓箱，待測干電池，固定電阻，導線實驗原理n在圖1的電路中，設(shè)E0是電動勢可調(diào)的標準電源，Ex是待測電池的電動勢或待測電壓Ux），它們的正負極相對并接，在回路串聯(lián)上一只檢流計G，用來檢測回路中有無電流通過。設(shè)E0的內(nèi)阻為r0；Ex的內(nèi)阻為rx。根據(jù)歐姆定律，回路的總電流為： 圖 1 補償原理 G r0 E0 rx Ex R RRrrEEIgxx 00(1)實驗原理n如果我們調(diào)節(jié)E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此時I=0，回路無

2、電流通過，即檢流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時稱電路的電位達到補償。在電位補償?shù)那闆r下，若已知E0的大小，就可確定Ex的大小。這種測定電動勢或電壓的方法就叫做補償法。 圖 2 電位差計原理圖 G Es E Ex K A B C C D I0 1 2 R2 R1 Rs Rx n顯然，用補償法測定Ex，必須要求E0可調(diào)，而且E0的最大值E0maxEx，此外E0還要在整個測量過程中保持穩(wěn)定，又能準確讀數(shù)。在電位差計中，E0是用一個穩(wěn)定性好的電池E加上精密電阻接成的分壓器來代替的，如圖2所示。實驗原理n圖2中，由電源E、限流電阻R1以及均勻電阻絲RAD構(gòu)成的回路叫做工作回路。由它提供穩(wěn)定的工作電流I0，并在電

3、阻RAD上產(chǎn)生均勻的電壓降。改變B、C之間的距離，可以從中引出大小連續(xù)變化的電壓來，起到了與E0相似的作用。為了能夠準確讀出該電壓的讀數(shù)，使用一個標準電池進行校準。換接開關(guān)K倒向“1端，接入標準電池ES，由ES、限流電阻R2、檢流計G和RBC構(gòu)成的回路稱為校準回路。把B、C固定在適當?shù)奈恢萌鐖D中的位置），設(shè)RBC=RS，調(diào)節(jié)R1即調(diào)節(jié)I0），總可以使校準回路的電流為零，即RS上的電壓降與ES之間的電位差為零，達到補償。實驗原理由歐姆定律可知： n這一過程叫做電位差計的校準，又稱“工作電流的標準化”。S00SRIRIEBC即SS0REI n測量Ex時，把換接開關(guān)投向“2端，接入待測電池Ex。接入

4、待測電池Ex，由Ex、限流電阻R2、檢流計G和RBC構(gòu)成了測量回路。調(diào)節(jié)BC之間的距離，總可以找到另一位置BC，使測量回路的電流為零，即RBC上的電壓降和Ex之間的電位差為零，測量回路達到補償。設(shè)此時RBC=Rx，于是有 SSERRExx n以上這種調(diào)節(jié)補償?shù)姆椒?，叫做“定流變阻調(diào)節(jié)法 xBCxRIRIE00 可推導出(2)(3)實驗原理nUJ36a型電位差計的工作原理如圖3所示。圖中Ex是待測電動勢；ES是標準電池；RS是標準電阻；G是檢流計。 實驗原理n當把開關(guān) K 擲向 aa 端時，標準電池 ES 所在回路接通，調(diào)節(jié)工作回路中的電阻 Rp，即改變通過標準電阻RS及RAB的電流，直至檢流計

5、G的指針指零，此時S0SRIE SS0RRERIEcdcdx n把開關(guān) K 擲向bb端，待測電動勢Ex所在回路接通，調(diào)節(jié)電阻RAB上的活動觸頭c、d，直至檢流計G的指針指零，那么用電位差計測量電動勢(電壓)的優(yōu)點n檢流計G只作指零儀器，消除了利用偏轉(zhuǎn)指示所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。 n用伏特計測量電池電動勢時，必定有電流流過伏特計，因此伏特計測得的是電源的端電壓，而不是電源的電動勢。用電位差計測量時，電位補償原理決定了測量回路中無電流流過，故測量結(jié)果就是電源的電動勢。n電位差計在測量時，工作電流I0一經(jīng)調(diào)定就不能再動，因此I0保持為一常數(shù)。由3式可知電動勢的測量誤差僅取決于電阻絲和標準電池的誤差。只要電

6、阻絲的電阻和標準電池能保證高度準確實際上這兩者都非常容易作到0.05的準確度或更高），電位差計的測量準確度就可以很高，一般不難達到0.05的準確度。伏特計由于受到制造工藝上的限制，準確度達到0.5就不容易了，再提高準確度則更困難。實驗內(nèi)容及步驟1. 測量干電池的電動勢。(1) 把電位差計的“倍率開關(guān)旋向1檔，此時電位差計的工作回路接通，帶電流放大器的檢流計的電源也接通。調(diào)理“調(diào)零旋鈕可調(diào)整電流放大器的工作點，使檢流計指零。(2) 把電位差計的“校準、測量開關(guān)扳向“規(guī)范端，調(diào)理“RP旋鈕，使檢流計指零，完成電位差計的“工作電流標準化”。(3) 將電位差計的“校準、測量開關(guān)” 扳向“未知端，調(diào)節(jié)步

7、進旋鈕和滑線讀數(shù)盤，使檢流計指零。那么 未知電動勢Ex=（步進旋鈕讀數(shù)+滑線盤讀數(shù)）倍率干電池電動勢E=Ex分壓箱衰減電壓的倍數(shù)儀器介紹實驗內(nèi)容及步驟2. 測量干電池的內(nèi)阻。如圖4所示，開關(guān)K合上。設(shè)電源內(nèi)阻為r，電流為I，干電池的端電壓為U，那么IrEIRU RUUEr 實驗內(nèi)容及步驟3. 測量電位差計的靈敏度。按正常的操作步驟測完某個電壓后此時電位差計達到平衡），轉(zhuǎn)動滑線盤，使補償電壓讀數(shù)改變 Ex，相應檢流計的指針會偏轉(zhuǎn) n 格。定義xEnS n這就是該電位差計在該實驗條件下的靈敏度。實驗測定 S 時取n=1.0格，并左、右各做一次取平均。n一般人眼的能力，在使用了“躍接法等正確操作方法后，n=0.1格是能覺察的最小偏轉(zhuǎn)格