電位差計(jì)的原理和使用

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．掌握電位差計(jì)的工作原理和正確使用方法，加深對(duì)補(bǔ)償法測(cè)量原理的理解和運(yùn)2．訓(xùn)練簡(jiǎn)單測(cè)量電路的設(shè)計(jì)和測(cè)量條件的選擇?！緦?shí)驗(yàn)儀器】FJ31型直流分壓箱、滑線變阻器、直流電阻箱、待校驗(yàn)電表、待測(cè)干電池、待測(cè)電阻、開關(guān)和導(dǎo)線等?！緦?shí)驗(yàn)原理】壓補(bǔ)償法，先使標(biāo)準(zhǔn)電池En與測(cè)量電路中的精密電G兩次指零來獲得測(cè)量結(jié)果。電壓補(bǔ)償原理也可從K2EnEnxG粗細(xì)nEnEIKRx電勢(shì)差計(jì)的“校準(zhǔn)"和“測(cè)量"兩個(gè)步驟中理解。工作電流已調(diào)好為I=En/Rn.校準(zhǔn)工作電流的目的：使測(cè)量電路中的Rx流過一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)E由此可得Ex=RnRx.由于箱式電位差計(jì)面板上的測(cè)量盤是根據(jù)Rx電阻值標(biāo)出其對(duì)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(cè)電動(dòng)勢(shì)Ex的測(cè)量值。所以，電位差計(jì)使用時(shí),一定要先“校準(zhǔn)”，后“測(cè)量”，兩者不能倒置?！緦?shí)驗(yàn)裝置】UJ31型箱式電位差計(jì)是一種測(cè)量低K1標(biāo)準(zhǔn)檢流計(jì)5.7-6.4V未知1未知2K1×10×1KIIIII粗細(xì)短路未知1未知2細(xì)粗中RnI2p1調(diào))、R(中調(diào))和R(細(xì)調(diào))三個(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，以保證迅速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)工作電流。R是p2p3n為了適應(yīng)溫度不同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)的變化而設(shè)置的,當(dāng)溫度不同引起標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)變化時(shí)，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(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，并在轉(zhuǎn)盤上標(biāo)出對(duì)應(yīng)R的電壓值，電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)可以從這三個(gè)x轉(zhuǎn)盤上直接讀出未知電動(dòng)勢(shì)或未知電壓.左下方的“粗”和“細(xì)”兩個(gè)按鈕，其作用是：按下“粗"銨鈕，保護(hù)電阻和靈敏電流計(jì)串聯(lián)，此時(shí)電流計(jì)的靈敏度降低；按下“細(xì)”按鈕，保護(hù)電阻被短路,此時(shí)電流計(jì)的靈敏度提高.K為標(biāo)準(zhǔn)電池和未知電動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)換開關(guān).標(biāo)準(zhǔn)2電池、靈敏電流計(jì)、工作電源和未知電動(dòng)勢(shì)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(cè)量值而定)，分別接21上標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電流計(jì)、工作電源。被測(cè)電動(dòng)勢(shì)(或電壓)接于“未知1”(或“未知2”)。(2)根據(jù)溫度修正公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)E(t)的值，調(diào)節(jié)R的示值與其相等。nn將K置“標(biāo)準(zhǔn)”檔，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)R、R和R，使靈敏電流計(jì)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(jì)指零，再按下“細(xì)”按鈕，精確調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤Ⅲ使靈敏電流計(jì)指零。讀數(shù)轉(zhuǎn)盤K1x的條件下,其基本誤差限為UxXUxX2．標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池的使用參閱§3。6.EKEK分壓箱是用來擴(kuò)大電位差計(jì)量程的，它實(shí)際上是由若干個(gè)準(zhǔn)確度很高的電阻串聯(lián)組成的分壓器.分壓箱上分別標(biāo)明了每一檔的倍率，使用時(shí),選擇合適的分壓比n,將分壓箱的“輸入端"與待測(cè)的電動(dòng)勢(shì)(或電壓)相接，“輸出端”與電位差計(jì)的“未知”端相接，則所測(cè)電V=n電位差讀數(shù)值.x靈敏電流計(jì)的使用參閱§3.5?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】(1)設(shè)計(jì)較準(zhǔn)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(jì)和待校電壓表的量程,選取適當(dāng)?shù)姆謮罕取?3)作UU校準(zhǔn)曲線，對(duì)待校電壓表的精度作出評(píng)價(jià)。xx驗(yàn)裝置是否合理的初步結(jié)論。EKEE1G+準(zhǔn)+++檢流計(jì)5.7-6.4V未知1+準(zhǔn)UJ31型電位差計(jì)RR2V箱+標(biāo)準(zhǔn)UJ31型電位差計(jì)+++檢流計(jì)5.7-6.4V未知1未知2G2．用電位差計(jì)校準(zhǔn)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(duì)待校電流表的精度作出評(píng)價(jià)。xx(4)估算電表校驗(yàn)裝置的誤差,并判斷它是否小于電表基本誤差限的1/3，進(jìn)而得出校驗(yàn)裝置是否合理的初步結(jié)論.3．用電位差計(jì)測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)(參考電路如圖5.8。6)(1)根據(jù)電位差計(jì)的量程和被測(cè)干電池，選取適當(dāng)?shù)姆謮浩鞯姆謮罕取?2)測(cè)量次數(shù)不少于6次，并進(jìn)行誤差分析,寫出干電池的測(cè)量結(jié)果E士。xEEEKG++++xRHG+++檢流計(jì)5.7-6.4V未知1未知2UJ31型電位差計(jì)+標(biāo)準(zhǔn)E圖5.8.6用電位差計(jì)測(cè)量干電池4．用電位差計(jì)測(cè)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(jì)測(cè)定電阻的控制電路，由于實(shí)驗(yàn)室提供的UJ31型直流電位差計(jì)有兩組輸入測(cè)量端，則應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測(cè)電阻的端電壓作連續(xù)。(2)選擇合適的測(cè)量條件,包括：標(biāo)(3)測(cè)量次數(shù)不少于6次,計(jì)算不xR上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可任選兩項(xiàng)完成?！咀⒁馐马?xiàng)】1.實(shí)驗(yàn)前熟悉UJ31型直流電位差計(jì)各旋鈕、開關(guān)和接線端鈕的作用。接線路時(shí)注意各電源及未知電壓的極性。RRERsG+++檢流計(jì)5.7-6.4V未知1未知2+標(biāo)準(zhǔn)K3。為防止工作電流的波動(dòng),每次測(cè)電壓前都應(yīng)校準(zhǔn)．并且測(cè)量時(shí)，必須保持標(biāo)準(zhǔn)的工P4.測(cè)量前，必須預(yù)先估算被測(cè)電壓值,并將測(cè)量盤Ⅰ，Ⅱ,Ⅲ調(diào)到估算值.5.使用UJ31型電位差計(jì)，調(diào)節(jié)微調(diào)刻度盤Ⅲ時(shí)，其刻度線缺口內(nèi)不屬于讀數(shù)范圍,進(jìn)入這一范圍時(shí)測(cè)量電路已經(jīng)斷開，此時(shí)檢流計(jì)雖回到中間平衡位置亦不是電路達(dá)到平衡狀態(tài)的指示.【思考題】1．箱式電位差計(jì)的工作原理是什么？使用箱式電位差計(jì)時(shí)，為什么要“先校準(zhǔn)，后測(cè)量”?2．為什么要使工作電流標(biāo)準(zhǔn)化?3．電位差計(jì)的面板上的粗、中、細(xì)三個(gè)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(jì)左下角之“粗”、“細(xì)"兩個(gè)按鈕的作用是什么?如何使用?6．測(cè)量時(shí)為什么要估算并預(yù)置測(cè)量盤的電位差值？接線時(shí)為什么要特別注意電壓極性是否正確?7.校準(zhǔn)(或測(cè)量)時(shí)如果無論怎樣調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)盤(或測(cè)量盤),電流計(jì)總是偏向一側(cè)，9．如果電位差計(jì)沒有嚴(yán)格校準(zhǔn),工作電流偏大,將使測(cè)量結(jié)果偏大還是偏??？【附錄】1．在用電位差計(jì)校準(zhǔn)電流表時(shí)，是通過用電位差計(jì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電壓來轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流，進(jìn)而對(duì)電流表各點(diǎn)進(jìn)行校正.估算電表校驗(yàn)裝置的誤差，并判斷它是否小于電表基本誤差限的1/3，進(jìn)而得出校驗(yàn)裝置是否合理的結(jié)論.估算時(shí)只要求考慮電位差計(jì)的基本誤差sxsI=x|2+s|2xs顯然,電表校驗(yàn)裝置的誤差還應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E(t)