電位差計的原理和使用

【實驗?zāi)康摹?．掌握電位差計的工作原理和正確使用方法，加深對補償法測量原理的理解和運2．訓(xùn)練簡單測量電路的設(shè)計和測量條件的選擇?！緦嶒瀮x器】FJ31型直流分壓箱、滑線變阻器、直流電阻箱、待校驗電表、待測干電池、待測電阻、開關(guān)和導(dǎo)線等?！緦嶒炘怼繅貉a償法，先使標準電池En與測量電路中的精密電G兩次指零來獲得測量結(jié)果。電壓補償原理也可從K2EnEnxG粗細nEnEIKRx電勢差計的“校準"和“測量"兩個步驟中理解。工作電流已調(diào)好為I=En/Rn.校準工作電流的目的：使測量電路中的Rx流過一個已知的標準E由此可得Ex=RnRx.由于箱式電位差計面板上的測量盤是根據(jù)Rx電阻值標出其對應(yīng)n的電壓刻度值，因此只要讀出Rx電阻盤刻度的電壓讀數(shù)，即為被測電動勢Ex的測量值。所以，電位差計使用時,一定要先“校準”，后“測量”，兩者不能倒置。【實驗裝置】UJ31型箱式電位差計是一種測量低K1標準檢流計5.7-6.4V未知1未知2K1×10×1KIIIII粗細短路未知1未知2細粗中RnI2p1調(diào))、R(中調(diào))和R(細調(diào))三個電阻轉(zhuǎn)盤，以保證迅速準確地調(diào)節(jié)工作電流。R是p2p3n為了適應(yīng)溫度不同時標準電池電動勢的變化而設(shè)置的,當(dāng)溫度不同引起標準電池電動勢變化時，通過調(diào)節(jié)R，使工作電流保持不變。R被分成Ⅰ(1)、Ⅱ(0.1)和Ⅲ(0.001)nx三個電阻轉(zhuǎn)盤，并在轉(zhuǎn)盤上標出對應(yīng)R的電壓值，電位差計處于補償狀態(tài)時可以從這三個x轉(zhuǎn)盤上直接讀出未知電動勢或未知電壓.左下方的“粗”和“細”兩個按鈕，其作用是：按下“粗"銨鈕，保護電阻和靈敏電流計串聯(lián)，此時電流計的靈敏度降低；按下“細”按鈕，保護電阻被短路,此時電流計的靈敏度提高.K為標準電池和未知電動勢的轉(zhuǎn)換開關(guān).標準2電池、靈敏電流計、工作電源和未知電動勢E由相應(yīng)的接線柱外接。x(1)將K置到“斷”,K置于“1”檔或“10”檔(視被測量值而定)，分別接21上標準電池、靈敏電流計、工作電源。被測電動勢(或電壓)接于“未知1”(或“未知2”)。(2)根據(jù)溫度修正公式計算標準電池的電動勢E(t)的值，調(diào)節(jié)R的示值與其相等。nn將K置“標準”檔，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)R、R和R，使靈敏電流計指針指零，2p1p2p3p2p3(3)將K置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤Ⅰ、Ⅱ2使靈敏電流計指零，再按下“細”按鈕，精確調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤Ⅲ使靈敏電流計指零。讀數(shù)轉(zhuǎn)盤K1x的條件下,其基本誤差限為UxXUxX2．標準電池標準電池的使用參閱§3。6.EKEK分壓箱是用來擴大電位差計量程的，它實際上是由若干個準確度很高的電阻串聯(lián)組成的分壓器.分壓箱上分別標明了每一檔的倍率，使用時,選擇合適的分壓比n,將分壓箱的“輸入端"與待測的電動勢(或電壓)相接，“輸出端”與電位差計的“未知”端相接，則所測電V=n電位差讀數(shù)值.x靈敏電流計的使用參閱§3.5?！緦嶒瀮?nèi)容】(1)設(shè)計較準電壓表的控制電路,要求控制電路的電壓調(diào)節(jié)范圍在0~3V(或0~75mV)間連續(xù)可調(diào).(2)根據(jù)電位差計和待校電壓表的量程,選取適當(dāng)?shù)姆謮罕取?3)作UU校準曲線，對待校電壓表的精度作出評價。xx驗裝置是否合理的初步結(jié)論。EKEE1G+準+++檢流計5.7-6.4V未知1+準UJ31型電位差計RR2V箱+標準UJ31型電位差計+++檢流計5.7-6.4V未知1未知2G2．用電位差計校準量程為15mA(或30mA)的毫安表(參考電路如圖5。8。5)A(2)選取適當(dāng)?shù)娜与娮韬妥冏杵髯柚怠?3)作II校正曲線，對待校電流表的精度作出評價。xx(4)估算電表校驗裝置的誤差,并判斷它是否小于電表基本誤差限的1/3，進而得出校驗裝置是否合理的初步結(jié)論.3．用電位差計測量干電池的電動勢(參考電路如圖5.8。6)(1)根據(jù)電位差計的量程和被測干電池，選取適當(dāng)?shù)姆謮浩鞯姆謮罕取?2)測量次數(shù)不少于6次，并進行誤差分析,寫出干電池的測量結(jié)果E士。xEEEKG++++xRHG+++檢流計5.7-6.4V未知1未知2UJ31型電位差計+標準E圖5.8.6用電位差計測量干電池4．用電位差計測電阻值(參考電路如圖5。8.7)(1)令穩(wěn)壓電源固定輸出1.5V，設(shè)計測定電阻的控制電路，由于實驗室提供的UJ31型直流電位差計有兩組輸入測量端，則應(yīng)設(shè)計一個能對標準電阻和待測電阻的端電壓作連續(xù)。(2)選擇合適的測量條件,包括：標(3)測量次數(shù)不少于6次,計算不xR上述實驗內(nèi)容可任選兩項完成。【注意事項】1.實驗前熟悉UJ31型直流電位差計各旋鈕、開關(guān)和接線端鈕的作用。接線路時注意各電源及未知電壓的極性。RRERsG+++檢流計5.7-6.4V未知1未知2+標準K3。為防止工作電流的波動,每次測電壓前都應(yīng)校準．并且測量時，必須保持標準的工P4.測量前，必須預(yù)先估算被測電壓值,并將測量盤Ⅰ，Ⅱ,Ⅲ調(diào)到估算值.5.使用UJ31型電位差計，調(diào)節(jié)微調(diào)刻度盤Ⅲ時，其刻度線缺口內(nèi)不屬于讀數(shù)范圍,進入這一范圍時測量電路已經(jīng)斷開，此時檢流計雖回到中間平衡位置亦不是電路達到平衡狀態(tài)的指示.【思考題】1．箱式電位差計的工作原理是什么？使用箱式電位差計時，為什么要“先校準，后測量”?2．為什么要使工作電流標準化?3．電位差計的面板上的粗、中、細三個旋鈕的作用是什么？4．在接線、拆線或調(diào)節(jié)未知電壓Ux之前，必須先把K1(或K2)置“斷”處，其目的是什sXsX5．箱式電位差計左下角之“粗”、“細"兩個按鈕的作用是什么?如何使用?6．測量時為什么要估算并預(yù)置測量盤的電位差值？接線時為什么要特別注意電壓極性是否正確?7.校準(或測量)時如果無論怎樣調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)盤(或測量盤),電流計總是偏向一側(cè)，9．如果電位差計沒有嚴格校準,工作電流偏大,將使測量結(jié)果偏大還是偏小？【附錄】1．在用電位差計校準電流表時，是通過用電位差計測量標準電阻上的電壓來轉(zhuǎn)化成標準電流，進而對電流表各點進行校正.估算電表校驗裝置的誤差，并判斷它是否小于電表基本誤差限的1/3，進而得出校驗裝置是否合理的結(jié)論.估算時只要求考慮電位差計的基本誤差sxsI=x|2+s|2xs顯然,電表校驗裝置的誤差還應(yīng)包括標準電動勢E(t)