實驗十一線式直流電位差計

1、實驗十一線式直流電位差計1實驗目的1了解補償法測量原理；2了解電位差計的結構、工作原理；3掌握線式電位差計測量電池電動勢和電位差的方法；4. 學會使用線式電位差計測量電阻。2實驗原理 在圖1的電路中，設E0是電動勢可調的標準電源，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E0的內阻為r0；Ex的內阻為rx。根據(jù)歐姆定律，回路的總電流為： (1)3實驗原理如果我們調節(jié)E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此時I=0，回路無電流通過，即檢流計指針不發(fā)生偏轉。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，

2、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。顯然，用補償法測定Ex，必須要求E0可調，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)定性好的直流穩(wěn)壓電源加上精密電阻接成的分壓器來代替的，如圖2所示。4實驗原理原理圖B圖2 電位差計原理圖RpK1ECADDGEnExK25實驗原理 圖2中，由電源E、限流電阻Rp以及均勻電阻絲RAB構成的回路叫做工作回路。由它提供穩(wěn)定的工作電流I0，并在電阻RAB上產生均勻的電壓降。改變C、D之間的距離，可以從中引出大小連續(xù)變化的電壓來，起到了與圖1中E0相似的作用。為了能夠準確讀出

3、該電壓的讀數(shù)，使用一個標準電池進行校準。換接開關K2倒向上端，接入標準電池En，由En、檢流計G和RCD構成的回路稱為校準回路。把C、D固定在適當?shù)奈恢茫ㄈ鐖D中的位置），調節(jié)Rp（即調節(jié)I0），總可以使校準回路的電流為零，即RCD上的電壓降與En之間的電位差為零，達到補償。6實驗原理由歐姆定律可知： 這一過程叫做電位差計的校準，又稱“工作電流的標準化”。 測量Ex時，把換接開關投向下端，接入待測電池Ex。由Ex、檢流計G和RCD構成了測量回路。調節(jié)CD之間的距離，總可以找到另一位置CD，使測量回路的電流為零，即RCD上的電壓降和Ex之間的電位差為零，測量回路達到補償。于是有 以上這種調節(jié)補償?shù)?/p>

4、方法，叫做“定流變阻”調節(jié)法 (2)(3)7即由式(2) 、（3），得（4）令得 上式中Ln、Lx分別為電阻RCD、RCD對應的電阻絲長度。V0表示電阻絲單位長度上的電壓降，單位為V/m。（5）實驗原理8實驗原理 （5）式中V0的大小決定了線式電位差計的量程，可根據(jù)實際測量值取較接近的量程，以減小誤差。 本實驗取V00.30000V/m，則標準化電阻絲長度為： 由上述原理可知，電位差計是通過先后二次補償，比較相應的電阻絲長度來獲得測量結果的，這種方法又叫比較法則9用電位差計測量電動勢(電壓)的優(yōu)點檢流計G只作指零儀器，消除了利用偏轉指示所產生的系統(tǒng)誤差。 用伏特計測量電池電動勢時，必定有電流流

5、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，故測量結果就是電源的電動勢。電位差計在測量時，工作電流I0一經調定就不能再動，因此I0保持為一常數(shù)。電動勢的測量誤差僅取決于電阻絲和標準電池的誤差。只要電阻絲的電阻和標準電池能保證高度準確，電位差計的測量準確度就可以很高。10實驗內容及步驟 1.按回路接線 2.電位差計工作電流標準化（選取Ln=En（t）/0.30000m） 3.測量待測電池電動勢，采用左右逼近法，取平均值 Lx（Lx1+Lx2）/2 4.數(shù)據(jù)處理，實驗結果用標準形式表示。 5.誤差與故障分析11儀器介紹 11線電位差計、變阻器、檢流計，穩(wěn)壓電源、開關、標準電池、待測電池等。 標準電池 標準電池En用作電動勢的參考標準，穩(wěn)定性好， 結構簡單，但溫度系數(shù)大，易碎，不可作為電源使用。 標準電池溫度修正工式：使用標準電池時應注意：1.標準電池輸入、輸出最大瞬時電流不宜超過1微安。因此不允許用電壓表去測量標準電池兩端的電壓，更不能使標準電池短路。2.標準電池不允許振動，搖晃，倒置或傾斜。12思考題 1、電位差計測量電動勢應用什么原理？2、用箱式電位差計測量電位差時，無論調到什么位置，檢流計指針總是無法指零，而