电位差计(导书)
电子电位差计使用说明书
电子电位差计使用说明书1. 概述电子电位差计是一种用于测量电路中电压差的设备。
它能够准确测量直流电路和交流电路中的电压差，并将结果以数字形式显示在屏幕上。
本使用说明书将介绍电子电位差计的基本功能、使用方法以及注意事项。
2. 功能特点- 高精度测量：电子电位差计具有高精度的测量能力，可以测量微小的电压差。
- 多功能显示：设备配备了LCD显示屏，能够以数字形式显示测量结果，并可切换不同的测量单位。
- 测量范围广：电子电位差计支持多个测量范围，满足不同电路的测量需求。
- 数据存储功能：设备具备存储功能，可以储存测量结果并支持数据导出。
3. 使用方法3.1 连接测量电路将电子电位差计的红色测量探头连接到要测量的电路的正极，将黑色测量探头连接到电路的负极。
3.2 开机与校准插入电源，按下电源按钮开启电子电位差计。
在进行测量之前，通常需要进行校准。
按照设备说明书中的校准步骤进行操作，确保测量的准确性。
3.3 进行测量将测量探头对准待测电路的正负极，读取并记录测量结果。
如果需要连续测量，可以使用设备的存储功能，以便后续分析数据。
3.4 结束操作测量完毕后，按下电源按钮关闭电子电位差计。
拔出测量探头，进行必要的清理和存放。
4. 注意事项- 请勿超出设备的测量范围，以免损坏电子电位差计或引发安全问题。
- 在进行测量时，确保待测电路处于断开或符合安全标准的状态。
- 若在测量过程中发现异常，请立即停止使用，并按照设备说明书中的故障排除步骤进行处理。
- 定期清洁设备，避免灰尘或污垢影响测量准确性。
- 妥善保管设备，避免撞击或摔落，防止损坏。
5. 维护与保养- 定期检查电子电位差计的电源线和测量探头，确保接线良好。
- 清洁设备外壳和显示屏，使用柔软的干布擦拭，避免使用含有溶剂或腐蚀性物质的清洁剂。
- 如设备出现故障或需要维修，请联系专业技术人员进行处理，切勿私自拆解和修复。
6. 使用范围电子电位差计广泛应用于电子工程、电路设计、科研实验室等领域。
电位差计工作原理及使用方法
0.1000 molkg-1 ZnSO4 γ(Zn2+) = γ± = 0.15
试验数据统计
❖ 4、由测得旳三个原电池旳电动势进行下列计算:
(1)由原电池B取得
Zn2/Zn
和
Zn2 /Zn
(2)由原电池C取得
和 Cu2/Cu
Cu 2/Cu
(3)将原电池A测得旳电动势同B与C得到旳电极电动势计算
该电池旳电动势。两者进行比较。
(4)将计算成果与文件值比较。
HNO3(6 moldm-3)浸洗－自来水冲洗－蒸馏水 淋洗－接电池负极电镀(i=20～25mAcm-2， 20～30min)－蒸馏水淋洗－用滤纸吸干。
❖ Zn电极制备：H2SO4浸洗－自来水冲洗－蒸馏 水淋洗－浸入Hg中(3秒) －蒸馏水淋洗－用滤 纸吸干。(注意：汞有毒！！！，滤纸放入指定 旳广口瓶中)
标定为一固定数值I0，使电位差计总是在统一旳 I0下到达平衡，从而将待测电动势旳数值直接标 度在各段电阻上(即标在仪器面板上)，直接读取 电压值，这称为电位差计旳校准。
工作原理
校准和测量能够采用同一电路， 将双向开关K打向1，调整C 到相 应于原则电池En数值旳位置D处， 再调整Rp使检流计指零，这时工 作电流精确到达标定值I0，I0 = En/RAD。校准后就可进行测量， 开关K打向2，注意不可再调Rp， 只需移动C，找到平衡位置，就 能够从仪器面板上读出待测电压 值。
试验数据统计
室温：
；大气压：
❖ 1、 统计上列三组电池旳电动势测定值
❖ 2、计算时遇到电极电位公式(式中t为℃)如下:
(饱和甘汞)/V = 0.24380 - 6.5 ×10-4(t/℃ - 25)
❖ 3、.计算时有关电解质旳离子平均活度系数±(25℃)如下：
大学物理实验电位差计
Rn A
E
K1
C
D
B
Ex
R
K2
G
Es
K3
三、标准电池
标准电池的电动势是温度的函数 Es (t ) Es (20) 39.94 106 (t 20)
0.929 106 (t 20)2 0.009 106 (t 20)3
公式中，Es(20)=1.01866V是20℃时的标准电 动势，t是温度，以℃为单位。
四、确定测量误差
由于检流计灵敏度的限制以及在米尺上测量电 阻丝的长度存在测量误差，因此电动势的测量 结果也存在误差。
确定测量误差的方法：在检流计平衡后，改变 电阻丝的长度，使检流计指针向左偏转一小格，
记录长度 ，再L向 右偏转一小格，记录长度 ，
可L以证明，最大测量误差为
Ex A L L
五、测量电池内阻r
④测量待测电动势。断开K3，K2倒向Ex侧， 调节电阻丝长度（注意不是调节Rn），使检流
计指零，再闭合K3细调，记录电阻丝长度Lx。
2、确定测量误差ΔEx 3、测量内阻r
（并联的电阻箱取R=500Ω）
Rn
E
K1
A
B
L1 L2
G
Ex
R K2
在Ex两端并联一电阻R，断开和接通开关K2时 测量的电阻丝长度分别为L1和L2，则
r
R
L1 L2 L2
六、实验内容及要求
分别取A=0.2000V/m和A=0.3000V/m完 成如下实验内容：
1、测量电池电动势Ex ①准备工作。调节电源电压U=6V，R取 500Ω，检流计取1mA档并调零； ②断电的情况下连接电路（所有开关均断开!) ③调节工作电流。记录室温，计算Ls，将电阻 丝的长度准确置于Ls处，闭合K1，K2倒向Es侧 （注意顺序），调节Rn，使检流计指零，再闭 合K3，细调使检流计指零。
电位差计操作说明书
电位差计操作说明书一、引言电位差计是一种用于测量电路中电压差的仪器。
本操作说明书旨在向用户介绍电位差计的使用方法和相关注意事项，以帮助用户正确使用该仪器并获取准确的测量结果。
二、仪器介绍电位差计由以下主要部分组成：1. 数字显示屏：用于显示测量结果。
2. 测量接口：用于连接待测电路。
3. 功能按钮：包括开/关机、测量模式选择等。
4. 接地线：用于将电位差计与大地接地，确保测量的准确性和安全性。
三、使用步骤1. 准备工作a. 将电位差计放置在稳定的工作台上，确保不会受到外部震动影响。
b. 将电位差计与待测电路按照正确的接线要求连接好，并确保连接稳固。
c. 确保电位差计和待测电路的电源已打开且正常供电。
2. 启动电位差计按下电位差计的开/关机按钮，待仪器显示屏上出现启动画面后，即可进入待机状态。
3. 测量操作a. 在电位差计的功能按钮中选择合适的测量模式，比如直流或交流电压测量。
b. 通过调节电位差计上的功能按钮或旋钮，使数字显示屏上显示预期的量值范围。
c. 小心地观察电位差计显示屏上的数值，确保读数稳定并记录下来。
d. 根据实际需求，可进行多组测量并记录结果，以便后续分析和比较。
4. 关机操作完成后，按下电位差计的开/关机按钮，待仪器显示屏上显示关闭画面后，即可断开电源并将电位差计关闭。
四、使用注意事项1. 在使用电位差计前，请仔细阅读本操作说明书，并确保对仪器的使用方法和注意事项有充分的了解。
2. 使用前请检查电位差计是否完好无损，并确保操作环境安全无尘。
3. 在连接电路时，请务必按照正确的接线要求连接，确保接线牢固可靠。
4. 使用过程中，避免将电位差计置于高温、高湿度或有腐蚀性气体的环境下。
5. 在进行测量时，应根据实际测量范围和要求选择合适的测量模式，并调整显示范围，以保证结果准确可靠。
6. 操作过程中需小心轻拿轻放，防止碰撞和损坏仪器。
7. 在操作完成后，请及时断开电源，并将电位差计放置在干燥、通风良好的环境中。
电位差计
原理
补偿法测电流
补偿法测电压
补偿法测电阻
补偿法测电压
图1电压补偿法电路 如图1所示的电路可以用来测定未知的电动势，图1中 Ex是被测电动势，EN是可以调 节的已知电源。如调整 EN值使回路中检流计指示零值(即回路里电流为零)，则 Ex与 EN的关系是电动势方向相 反，大小相等，故数值上有 Ex =EN。这时电路达到电压补偿,这种方法称为补偿法。
数字
数字电位差计/电子电位差计型号：tx-YJ108B/1
TX-YJ108B/1型数字电位差计是传统直流电位差计的更新换代产品，它采用先进的数字化、智能化技术同传 统工艺相结合，在使用功能上完全覆盖原电位差计UJ33a、UJ33a-1等产品，可对热电偶和传感器、变送器等一次 仪表输出的毫伏信号进行精密检测，也可作为标准毫伏信号源直接校验多种变送器及仪表。
在用电位差计校准电流表时，是通过用电位差计测量标准电阻上的电压来转化成标准电流，进而对电流表各 点进行校正。估算电表校验装置的误差，并判断它是否小于电表基本误差限的1/3，进而得出校验装置是否合理 的结论。估算时只要求考虑电位差计的基本误差限及标准电阻的误差，可用下式确定：
显然，电表校验装置的误差还应包括标准电动势欠准、工作电流波动、线间绝缘不良等其它因素的影响，但 考虑这些因素对教学实验就过于复杂了。式中电位差计测电压的不确定度用上面（5.8.1）式式来估算；级的标 准电阻（本实验 ）的不确定度可用下式简化估算
早期研究
早期研究
在19世纪40年代初，已经知道了测量电动势的方法，但当时只是以电动势恒定为根本的假设，另外当时多数 的测量使用的是伽伐尼电池，它严重地受到极化的影响，所以测量中很难得到一致的结果。在 1860年 Clark发 明了锌——汞标准电池，这个电池的电压在 15℃时是 1.435v，它的温度系数大约是温度每升高 1℃，电压变化 0.0008v，这对以前使用的伽伐尼电池是一个相当大的改进。不久 Clark发表了与这个新的标准电池一起使用的 装置的详细情况，并将它命名为“电子电位计”，此装置如图6所示。
实验6 电位差计的原理和使用
实验6 电位差计的原理和使用电位差计是测量电动势和电位差的主要仪器之一。
用电位差计测量未知电动势，就是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较。
由于应用了补偿原理和比较测量实验方法，测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻以及高灵敏度的检流计，测量精度可高达0．05％。
它不仅被用来精确地测量电动势、电压、电流和电阻，而且还用来测量电量,如温度、压力、位移和速度等。
在校准电表和直流电桥等直读式仪表上也有重要作用。
电位差计的优点很多，但也有一些缺点，如测量过程比较烦琐，工作时间比较长，工作电流容易变化，易影响测量结果，因此每次使用都采用校准和测量两个步骤。
【实验目的】1. 掌握电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法；2. 掌握用箱式电位差计测量电动势或电压的基本方法。
【预习检测题】1. 用电位差计测量电动势有何优缺点？并与电压表的测量进行比较并说明。
2. 什么叫补偿法？它有何优点？3. 在使用电位差计进行测量前，必须先对电位差计进行校准，为什么？ 【实验仪器】十一线电位差计；标准电池；1#电池；检流计；箱式电位差计；稳压电源。
【实验原理】 一、补偿原理用电压表无法测量电源的电动势。
如图4.19.1 (a)所示的电路中，电压表所测的是电源的端图4.19.1电压u(r I E u X ⋅-=，r 为电源的内阻，I 为流过电源的电流)。
仅在I=0时，端电压u 才等于电动势Ex ，但只要电压表与电源一并联接，I 就不可能为零，故欲测电源电动势，应采用其它的方法。
电位差计是将待测电动势与标准电动势进行比较测量的仪器。
它的基本原理如图4.19.1 (b)所示。
设0E 为一连续可调的标准电源电动势，而X E 为待测电动势。
若调节0E ，使流过检流计G 中电流为零（即回路中电流I=0），则0E =X E 。
上述过程的实质是，不断地用已知的标准电动势0E 与X E 比较，直到检流计指示电路中电流为零时，说明二者已相等。
实验指导电位差计的原理与应用
实验一箱式电位差计的原理及应用学生式电位差计是按串联代换式电位差计的电路设计的。
其特点是线路简明、原理清楚，非常适合大学、中专、中学的学生实验。
用它不仅可以直接测量电源电动势、温差电动势，而且配用标准电阻箱后还可以用来测量直流电流和电阻等。
【实验目的】1.了解电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用•2.掌握用电位差计测量电池电动势•3.掌握用电位差计测定电阻的方法，会设计简单的测量电路【实验仪器】稳压电源、87-1型学生型电位差计、标准电池、待测干电池、开关、导线【实验原理】图1是将被测电动势的电源 Ex与一已知电动势的电源E O“ +”端对“ + ”端，“-”端对“-”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G”，若两电源电动势不相等，即Ex^E o, 回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E O可调并已知，那么改变E O的大小，使电路满足E X=E O，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势E X得到己知电动势E O的完全补偿。
可以根据已知电动势值E O定出E X，这种方法叫补偿法。
如果要测任一电路中两点之间的电压，只需将待测电压两端点接入上述补Eo偿回路代替 Ex，根据补偿原理就可以测出它的大小。
我们知道，用电压表测量电压时，总要从被测电路上分出一部分电流，图1补偿电路从而改变了被测电路的状态，用补偿法测电压时，补偿电路中没有电流，所以不影响被测电路的状态。
这是补偿测量法最大的优点和特点。
按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。
由上述补偿原理可知，采用补偿法测量电动势对E O应有两点要求：（1）可调。
能使E O和E x补偿。
（2）精确。
能方便而准确地读出补偿电压E O大小，数值要稳定。
图2是实现补偿法测电动势的原理线路，即电位差计的原理图。
采用精密电阻 R ab组成分压器，再用电压稳定的电源E和限流电阻R串联后向它供电。
只要 R ed和I O数值精确，则图中虚线内ed之间的电压即为精确的可调补偿电压E O , E O和E x组成的回路edGE x称为补偿回路。
电位差计的使用
143实验15 电位差计的使用[目的]1. 学习电位差计的工作原理和结构特点，掌握补偿法.2. 会用十一线电位差计或学生式电位差计测干电池的电动势和内电阻, 掌握对测量结果的不确定度进行评定. [原理]电位差计是通过与标准电动势进行比较来测定未知电动势或电压的仪器.由于在电路中采用了补偿法，使被测电路在测量时无电流通过，因此不会改变被测对象原来的状态，从而达到了相当高的准确度.如果配以其他标准附件，用电位差计可以准确地测量电流、电压和电阻等.如果配以其他传感器，还可以进行非电学量的测量，因此直流电位差计与电桥一样是应用广泛的仪器.本实验所安排的十一线电位差计和学生式电位差计都是教学仪器，其基本原理和基本操作与各类工业产品的直流电位差计是相同的.用电压表直接测量干电池的电动势E x 的方法,是将电压表并联到电池的两端，就有电流通过电池内部.由于干电池有内电阻r ，在电池内部不可避免地存在电势降落Ir ，因而电压表的指示值是电池的端电压U=E x -Ir .只有当I ＝0时，电池的端电压才等于电池的电动势E x .因此，用电压表直接测量电池的电动势是不准确的.为了使电池内部没有电流通过而又能测出电池的电动势E x ，我们采用补偿法.其原理如图15—1所示，将被测电动势E x 与已知电动势E s 按图接成一个回路.当E x >E s 时，回路中有电流流过，检流计的指针偏向一侧；而当E x <E s 时，检流计的指针偏向另一侧；若E x =E s ，回路中没有电流，检流计指示为零，此时E x 处于补偿状态或抵消状态.也就是说，只要E s 抵消了E x 的作用，使得电池内部电流为零，就可以测出E x ，并且E x ＝E s .在物理实验中，测量过程常常不可避免地出现一些改变实验系统原来状态或能量分布的消极影响，如果能有目的地补充一些条件或能量，以抵消那些影响，使系统保持原来状态(或理论规定状态)的实验方法称为补偿法.电位差计实现补偿作用的工作原理如图15—2所示，E 为建立工作电流的电源，R n 为可变限流电阻，AB 为粗细均匀的总电144阻为R 的电阻丝，C 和D 是与电阻丝AB 相接触的滑动触头.G 为检流计，K 2为双刀双掷开关，E s 为电动势已知的标准电池，E x 为电动势未知的待测电池.E 、R n 和R 构成工作电流调节回路, 工作电流I 的大小由R n 调节.当K 2与 E s 侧接通时, E s 、G 和滑动触头CD 之间的电阻R s 构成校正工作电流回路. 调节C 、D 的位置,当E s 处于补偿状态时 E s =I 0R s (15-1)此时校正的工作电流I 0= E s /R s .当K 2与 E x 侧接通时,仅再调节C 、D 的位置, E x 、G 和这时候滑动触头CD 之间的电阻R x 构成待测回路.当E x 也处于补偿状态时, 工作电流I 0的大小是不变的,因此E x =I 0R x (15-2)将(15-2)式除以(15-1)式,得x x ssx R I R R E E 0==(15-3) 即在E s 处于补偿状态时的工作电流I 0 = E s /R s 不变的条件下,只要测得E x 处于补偿状态时的R x ,由(15-3)式就可准确测出待测电动势E x .实验15.1 用十一线电位差计测干电池的电动势和内电阻[装置介绍](一)十一线电位差计结构见图15—3，图中均匀电阻丝AB 长11m ，其中前10m 往复绕在十一个接线插孔10、9、8、…、1、0上，每两个插孔之间电阻丝长1m.最后1m 在插孔0与接线柱B 之间，这段电阻丝底下附有一只毫米分度的米尺，滑动触头D 可在它上面滑动.插头C 可插入插孔0、1、2、…、10之中的任一位置上，这样CD 间电阻丝的长度可在0～11m 之间连续变化.可变电阻R n 用来调节工作电流，双刀双掷开K 2用来接通标准电池E s 或待测电动势E x .电阻R 是用来保护标准电池和检流计的限流电阻.当电位差计初步达到补偿状态后，一定要接通开关K 3使电阻R 短路，在提高测量灵敏度的情况下进行微调滑动触头D ，使电位差计在高灵敏度情况下实现补偿.设电阻丝AB 的每单位长的电阻为r 0，当E s 处于补偿状态时，CD 之间电阻丝的长度为L s ,电阻R s = r 0 L s ，当E x 处于补偿状态时，CD 之间电阻丝的长度为L x ，电阻R x = r 0 L x .于是, (15-3)式就可写成x x ss x s s x AL L L ER R E E ===（15.1－1） 式中A ＝E s /L s 的物理意义为电阻丝AB 上每单位长度上的电压降，A 的值决定了电位差计的量程.电位差计在进行测量前必须对选定的A 进行校准.具体方法是，已知一定145温度下的标准电池的电动势E st 和选定的A ，按下面的公式sts E L A（15.1－2） 求出L s ，即取CD 之间电阻丝的长度等于E st /A ，调节R n ，改变工作电流I ，使E st 达到补偿状态.这时电位差计便校准在选定的A 值上，然后就可以用它进行测量了.(二)标准电池标准电池是一种化学电池.它是用来提供电动势的准确数值的标准量具.其正极为汞，负极为镉汞齐，正极上盖有一层硫酸亚汞(Hg 2S04)糊状物，然后把两极浸在饱和(或不得不饱和)的硫酸镉水溶液中，这就构成了饱和(或不饱和)式标准电池.物理实验室常用电动势较稳定的饱和式标准电池，其结构如图15—4所示.国家标准GB/T3929-83对标准电池作了规定，其中对饱和式标准电池的特性146和技术要求有：1. 饱和式标准电池的电动势随温度而变化.在制造厂规定的参考温度范围内，温度为t 时标准电池的电动势231111[()()()]st t E E a t t b t t c t t =+-+-+- （15.1－3）式中E t 1为温度在t 1时标准电池的电动势(V)；t 1为检定温度(℃)，通常t 1为20℃、25℃或28℃，若采用20℃，E t 1的检定值应在1.018 54～1.018 73V 范围内；a 、b 和c 为特性常数；a 、b 、c 、t 1、E t 1的数值均由制造厂给定.例如BC9型和由两只BC9型装在一个圆筒形外壳中构成的BC18型标准电池的a ＝－4.06×10-5，b ＝－9.5×10-7，c ＝1×10-8，t 1＝20℃，E t 1的值在1.018 63V 左右(具体数值见该电池的校验证书).2. 饱和式标准电池的准确度等级分6级，用百分数表示的等级指数C ＝0.000 2、0.000 5、0.001、0.002、0.005、0.01，表示在规定的使用和维护条件下，从首次检定之日起—年期间内电动势的最大允许偏差值与检定值之比的百分数.例如某台BC9型(等级指数C ＝0．005)标准电池出厂时的检定值为1.018 63V ，检定温度为20℃，那么出厂后一年内，在规定的使用和维护条件下，电动势实际值与检定值(都在20℃时)的相对误差不大于0.005％.3. (15.1－3)式在一定温度范围内比较准确，按它汁算的结果与实际值是有误差的，因此制造厂应规定一个参考温度范围.在参考温度范围内，实测值与(15.1－3)式所确定的值之间相对误差不超过C ／2％.4． 为了保证标准电池的准确度等级及各项要求，饱和式标准电池的工作温度范围规定为10～40℃.从以上技术要求可知，当饱和式标准电池在工作温度范围内合理使用时，本实验可以不考虑它的仪器误差.使用标准电池时环境温度波动要小，防止短路、正负极接反等错误操作(正极除在外壳上标有+号，正极上还可用红色标记).通入或取自标准电池的电流不能超过额定电流(1μA 左右).不允许用电压表测量标准电池的电动势.使用时避免摇晃、倒置和倾斜. (三)AC5型直流指针式检流计AC5型直流指针式枪流计的使用方法参见实验14的装置介绍. [实验内容](一)连接电路按图15－3连接电路.限流电阻R 用电阻箱，取20k Ω左右.虚线所联的R 3、K 4可先不接入电路，测干电池内阻时再接入.R 3也用电阻箱，一般可取100Ω.接线时应断开所有开关.特别是E 、E s 和E x 一定要接成“正极对正极，负极对负极”，否则电位差计不可能达到补偿状态. (二)校准电位差计147根据标准电池上温度计的示值，由(15.1－3)式决定此时标准电池的电动势E st .本实验取11m 电阻丝上每单位长的电压降A ＝0.200 00V ／m ，因此，先调节插头C 和滑动触头D ，使它们之间电阻丝的长度L s =E st / A (m).例如，若E st =1.018 63V ，则L s =5.093 2m.然后先接通K 1，将K 2倒向E s 侧，调节R n 的同时跃接（即断续接通）滑动触头D ，直到检流计指针不偏转.再接通K 3，将R 短路后，再次微调R n 的同时跃接滑动触头D (D 的位置在校准过程中不能移动，以保证L s =5.093 2m)，使检流计指针不偏转.此时电阻丝上每米的电压降A 就固定为0.200 00V .(三)测量干电池的电动势E x 1. 断开K 3、固定R n 以保持A 不变.将K 2倒向E x 一侧，先将滑动触头D 移至米尺左端O 处，移动活动插头C ，找出使检流计偏转方向改变的两相邻插孔，然后将插头C 插入数字较小的插孔，向右移动并跃接活动触头D ，找出使检流计指针不偏转时D 的位置.再接通K 3，微调并跃接D ，记下达到补偿时CD 之间电阻丝的总长度L x ，代人(15.1—1式即可求出E x .2. 因为标准电池的电动势E s 的标准不确定度与长度L s 、L x 的标准不确定度u （L s ）、u （L x ）相比是可以忽略的, 因此,根据（15.1－1）式，待测干电池电动势的合成相对标准不确定度()cr x u E = (15.1－4) 合成标准不确定度()()c c r x x xu E u E E = 3. 标准不确定度u （L s ）、u （L x ）主要包含两个B 类分量,一个是由于检流计灵敏度的限制而产生,它可以这样估算:在断开K 3的补偿状态下,移动滑动触头D ,测得检流计指针从零位偏转0.1格时CD 之间电阻丝的长度L ,再反方向移动滑动触头D , 测得检流计指针从零位反方向偏转0.1格时CD 之间电阻丝的长度L ′,则此分量为32L L '-.另一个是由于测量L s 、L x 标尺的示值误差, 可按钢卷尺的示值误差估算:对Ⅱ级钢卷尺，测量范围在1m 以内时，Δm =0.05cm(参见附录2-2), 则此分量为Δm 3/.因此,标准不确定度()()x s u L u L == (15.1－5)这样一来, （15.1－4）式可写成148()c r x u E =(15.1－6) (四)测量干电池的内阻r1．按图15—3中虚线所示部分接入R 3（可取100Ω）和K 4(K 4也可省去，即测量时将R 3与E x 并联搭接，测完马上断开)，将K 2倒向E x 一侧，接通K 4，测出与E x 的端电压U x 被补偿时相对应的电阻丝长度'x L 端电压'x x U AL = (15.1－7)根据U x =E x －I ’r 和I ’=U x ／R 3，I ’为此时流过R 3的电流.再根据(15－3)式得33'(1)x x x x xE U Lr R R U L -==- （15.1－8）2. 根据（15.1－8）式，干电池内电阻的合成标准不确定度()c u r =式中u （L x ）仍由（15.1－5）式估算，R 3的标准不确定度u （R 3）由所用电阻的准确度等级指数C 估算（参见实验5及附录2－6），对于十进式电阻箱u （R 3）=30.01R C [注意事项]1. 每次测量时，都应先接通工作电流回路后再接通测量回路.测量完毕应先断开测量回路后再断开工作电流回路.2.实验中不要使滑动触头D 在电阻丝上滑着找补偿点，以免磨损电阻丝，而要采用跃接方式.3.不读取数据时所有开关都应断开，特别是K 1和K 4，防止电阻丝和电阻R 3被加热引起阻值变化及干电池长时间放电使电动势值下降.[思考题]1．使用电位差计测量前每次必须校准电位差计，而且测量中要保持工作电流不变，为什么?2．按图15—3连接线路，接通K 1，将K 2倒向E s 或E x 后，无论怎样调节活动端C 、D ，检流计指针总是向一边偏转，试问有哪些可能的原因?3．用图15—3所示的十一线电位差计测量电动势时，可选定每单位长度电阻丝的电压降最小 值约为0.1V ／m.用它来测量仅几个毫伏的温差电动势E x 时误差较大.为了减小测量误差，采用图15 —5的电路，其中R 1和R 2是电阻箱，AB 是长为11m 、电阻为r 的电阻丝.现要选定每单位长度电阻149丝的电压降为1mV ／m ，试问R 1+R 2的电 阻值应取多少?设标准电池E s 的电动势为 1.018 63V ，则电阻可能取的最小值和最大 值分别为多少（用线电阻r 表示）？实验15.2 用学生式电位差计测干电池的电动势和内电阻[仪器介绍]（一）871型学生式电位差计871型学生式电位差计的内部电路图和对应的面板图如图15.2－1(a )、(b )所示,与原理图15－2相比：1.工作电流调节回路外接直流工作电源E 取2.8～3.4 V ，原理图中的R n 现由内接工作电流调节可变电阻R （0～70Ω）和外接工作电流调节电阻R 1（E 取2.8～3.4 V 时，不用此电阻，应将面板上对应的接线柱短路，如图15.2－1(b )所示.如E 取4～6 V, 此电阻取60～260Ω）串联构成. 原理图中的R 现由步进读数盘的粗调电阻R A （16个10Ω电阻串联构成）、滑线读数盘的细调电阻R B （0～11Ω）、1539Ω电阻、171Ω电阻构成.如图所示的R A 、R B 与171Ω、1539Ω分别串联后再并联,为“×1”挡(测量上限为1.710V ，最小分度为0.001 V),若R A 、R B 、1539Ω串联后再与171Ω并联,为“×0.1”挡(测量上限为0.171 0V ，最小分度为0.000 1 V).R 70图15.2－1 (a )图15.2－1 (b)对“×1”挡，通过滑线读数盘和步进读数盘的工作电流I0=10mA.为了测量方便，滑线读数盘和步进读数盘上分别标出的是电势差I0R B、I0R A的值.滑线读数盘分11大格，每1大格对应1Ω,即10mA×1Ω=0.01V.步进读数盘分16格，每1格对应10Ω,即10mA ×10Ω=0. 1V.2. 校正工作电流回路由外接标准电池E s、检流计G、检流计的外接保护电阻R b和触头CD之间的电阻R s构成.对“×1”挡，校正工作电流使I0=10mA这样进行:将K2扳向E s一侧,调节步进读数盘和滑线读数盘,使两盘的示值之和为E s,闭合K3，调节工作电流调节电阻R n,使检流计G指零,即E s处于补偿状态,由(15-1)式,这时的工作电流I0=E s/ R s=10mA.3.待测回路由外接待测电源E x、检流计G、检流计的外接保护电阻R b和触头CD之间的电阻R x构成.测量时,对校正好的工作电流I0,在工作电流调节电阻不变的条件下, 将K2扳向E x一侧,闭合K3，调节步进读数盘和滑线读数盘的阻值分别为R x2、R x1时,使检流计G指零,即E x处于补偿状态,由(15.1-1)式,这时E x=I0( R x1+ R x2),由步进读数盘和滑线读数盘的示值之和,即可测得E x.4.还有一种871型学生式电位差计,使用“×1”挡时的面板图如图15.2－2所示,内部电路图与图15.2－1(a)基本相同, 主要区别之处是: 在工作电流调节回路中多串联了100Ω的固定电阻;在校正工作电流回路和待测回路中, 多串联了100Ω的检流计的内接保护电阻; 电子放大检流计需外接9 V直流电源.150151图15.2－2（二）标准电池参见实验15.1－1[装置介绍]的（二）. [实验内容]1.校准学生式电位差计在E 、E s 、 E x 、R b 接线柱上，分别接入2.8～3.4 V 的工作电源E 、标准电池 E s 、待测电源 E x 、保护电阻R b .本实验只使用“×1”挡，工作电流调节电阻用R n ，则外接工作电流调节电阻R 1应短路,如图15.1－1(a )所示. 校准学生式电位差计,就是使通过滑线读数盘和步进读数盘的工作电流I 0=10mA. 校准这样进行:将保护电阻R b (可用1k Ω滑线变阻器或电阻箱)先调到阻值最大，调节步进读数盘和滑线读数盘,使两盘的示值之和为E s ,将K 2扳向E s 一侧,闭合K 1，应在反复开、合（跃接）K 2的同时，仔细调节工作电流调节电阻R n ,使检流计G 指零（在此过程中，应逐步减小R b ，直到R b =0）,即E s 处于补偿状态，这时的工作电流I 0=10mA . 对校准好的电位差计, 工作电流调节电阻R n 不能再动(除非再校准时),并及时断开K 2、K 3.2.测量干电池的电动势E x按E x 的近似值调好步进读数盘和滑线读数盘,使两盘的示值之和为E x , 将保护电阻 R b 先调到阻值最大，闭合K 1、K 3，将K 2扳向E x 一侧, 在反复开、合（跃接）K 2的同时，仔细调节步进读数盘和滑线读数盘,使检流计G 指零（在此过程中，应逐步减小R b ，直到R b =0）,电动势E x 即为步进读数盘和滑线读数盘的示值之和(对“×1”挡).3. 测量干电池的内电阻r将电阻箱R ′(取100Ω)、开关K 4串联后与E x 并联，闭合K 4，用电位差计（按实验 内容2）测量电阻箱R ′（即干电池）的端电压E ′，这时R I Ir E E x '=-='，得到干电池的内电阻152R E E r x '⎪⎭⎫⎝⎛-'=1 （15.2-1）测量完，应立即断开K 4，防止干电池放电过多.4.E x 和r 测量不确定度的评定本实验主要是仪器误差,只测1次即可. 871型学生式电位差计的说明书指出，仪器 的基本误差极限为满度值的±0.2％，“×1”挡的满度值为1.710V ,其基本误差极限Δm =1.710×0.2﹪(对“×0.1”挡,Δm =0.171×0.2﹪),因此, 对“×1”挡,E x 的标准不确定度()3000.2 2.010V x u E -==⨯ （15.2-2）如电阻箱R ′的准确度等级为C （﹪）, 对于十进式电阻箱,R ′的标准不确定度 u （R ′）=0.01R C ' 5及附录2-6） .E ′的标准不确定度也按（15.2－2）式计算,即()32.010V u E -'=⨯,由（15.2－1）式,内电阻r 的合成标准不确定度()c 10u r R E -='=⨯' （15-14）[注意事项]1. 使用电位差计必须先接通工作电流调节回路,然后再接通校正工作电流回路、 待测回路.测量结束时,应先断开待测回路、再断开工作电流调节回路.2. 使用K 2必须跃接.3. 测量完，应立即断开K 4、 K 3、K 2、 K 1，防止电阻被加热而引起阻值和工作 电流的变化，也防止干电池放电过多而引起电动势的变化.[思考题]1. 校准电位差计时，不论如何调节步进读数盘和滑线读数盘,检流计指针总是向一边偏转，其可能的原因有哪些？2. 国家标准规定，电位差计的准确度等级分10级，用百分数表示C =0.000 1、0.000 2、0.000 5、0.001、…、0.05、0.1.如常用的UJ31型电位差计C =0.05、量限为171mV.可用来校准实验室常用的0.5级、满量程为150 mV 的直流电压表,画出校准电路示意图.3. 用UJ31型电位差计,通过串并联电阻,还可校准直流电流表、高量程直流电压表，别画出校准电路示意图.。
电位差计的原理和应用
电位差计的原理和应用前言电位差计（Electrometer）是一种测量电位差的仪器，被广泛应用于科学研究、工程技术和医疗领域等。
本文将介绍电位差计的原理和应用。
一、电位差计的原理电位差计的原理基于电势的差异，通过测量两个电极之间的电位差来确定电场强度或者电荷分布。
主要有以下几种原理：1.电势差的测量原理：电位差计通过利用电极间的电场引起的电位差测量电势差。
当一个外部电场作用于电位差计的两个电极时，会在电位差计的极板之间引起电位差。
通过测量这个电位差，可以得出外部电场的信息。
2.万用电压计原理：万用电压计是一种常见的电位差计仪器。
它利用外加电势和被测电势之间的电压差进行测量，将电位差转换为电流或电阻的变化。
通过调整电压计的灵敏度和范围，可以进行精确的电势差测量。
二、电位差计的应用电位差计在各个领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.科学研究：在科学研究中，电位差计被广泛应用于电场强度的测量、电势差的监测和生物电信号的记录。
例如，在生物医学研究中，电位差计可以用于记录神经元的动作电位，从而研究神经系统的功能和活动。
2.工程技术：在工程技术领域，电位差计被应用于电势差的测量和电场分布的分析。
例如，在电力系统中，电位差计可用于检测电力线路中的电压变化，从而确保电力系统的稳定运行。
3.医疗领域：在医疗领域，电位差计被用于心电图的测量和监测。
心电图用于记录心脏电信号，可以帮助医生诊断心脏疾病和监测病人的心脏功能。
4.环境监测：电位差计也被用于环境监测中。
例如，在大气中测量地面和大气之间的电势差可以帮助研究大气电学现象，如雷暴和地闪。
5.其他应用：此外，电位差计还可应用于物质表面的电位测量、静电印刷、电化学分析等领域。
结论电位差计是一种测量电位差的重要仪器，在科学研究、工程技术和医疗领域都有广泛的应用。
本文介绍了电位差计的原理，主要包括电势差的测量原理和万用电压计原理，并介绍了电位差计在科学研究、工程技术和医疗领域的应用。
电位差计的使用
E 0 2 [ 3 0 . 9 ( t 2 9 ) 0 . 9 0 ( t 2 2 ) 2 0 . 0 9 ( t 2 0 ) 3 0 . 0 9( t 0 2 ) 4 ] 0 1 0 6 V 0 0 (1)式
图2 校正电位差计
电位差计的使用
图7 UJ31型箱式电位差计的面板示意图
图6 UJ31型箱式电位差计的工作电路
电位差计的使用
三．实验原理
2．UJ31型箱式电位差计的工作原理
图7 UJ31型箱式电位差计的面板示意图
图6 UJ31型箱式电位差计的工作电路
电位差计的使用
三．实验原理
2．UJ31型箱式电位差计的工作原理
图7 UJ31型箱式电位差计的面板示意图
三．实验原理
1. 电位差计的工作原理
(4) 温度补偿的方法
E 0 2 [ 3 0 . 9 ( t 2 9 ) 0 . 9 0 ( t 2 2 ) 2 0 . 0 9 ( t 2 0 ) 3 0 . 0 9( t 0 2 ) 4 ] 0 1 0 6 V 0 0 (1)式
图2 校正电位差计
电位差计的使用
三．实验原理
3．UJ31型箱式电位差计的使用与应用
(1) 测量电压(参见图7)
图7 UJ31型箱式电位差计的面板示意图
电位差计的使用
三．实验原理
3．UJ31型箱式电位差计的使用与应用
(1) 测量电压(参见图7)
图7 UJ31型箱式电位差计的面板示意图
电位差计的使用
三．实验原理
3．UJ31型箱式电位差计的使用与应用
电位差计的使用
一．实验目的 二．仪器和用具 三．实验原理 四．必修实验内容 五．选修实验内容 六．思考题
电位差计
一、 实验目的：1. 了解补偿法测电动势的原理。
2. 掌握电位差计测量电动势的方法。
二、 实验器材：杭州大华87-1型学生式电位差计、开关、标准电动势、待测电池、变阻箱、2K Ω左右电阻。
三、 实验原理：用电压表测量电池电动势时，测量回路中有电流I 通过，电池内阻r 会造成电压降Ir ，因此电压表显示的只是路端电压，不是电池的电动势。
1.补偿法如右图，待测电池E X ，标准电池E N 和检流计 串联成回路。
当两个电动势相等时，回路中无电流 通过，检流计指零。
这种情况叫待测电动势得到已 知电动势E N 的补偿。
根据E N 即可测出E X 。
这种方法叫做补偿法。
补偿法不取用待测电池的电流，并且标准电动势十分准确稳定，因此测得的电动势很准确。
但是实际测量中，要求E N 连续可调，为此，人们制造出电位差计来代替连续可调的标准电池。
2.电位差计右图为电位差计原理线路图，它由3个回路组成。
工作电源E ，电阻R 1，滑线电阻R 构成工作回路。
待测电源Ex(或标准电池En)， 检流计G 和R 构成测量回路(或校准回路)。
实际的电位差计，滑线电阻R 一般由一系列标准电阻串联而成，工作电流总是标定为一固定数值I 0，使电位差计总是在统一的I 0下达到平衡，从而将待测电动势的数值直接标度在各段电阻上(即标在仪器面板上)，直接读取电压值。
电位差计的校准：将标准电动势（1.0186V ）接入E N 位置，E N 给予定值（即仪器面板上给予1.0186V 的标度，电动势E N 得到补偿时，有I 0E N ＝1.0186V ）。
E NE XER 1RE N E X1 2X开关合至“1”，调节R 1，使检流计指针无偏转，此时工作回路的电流为I 0，滑动变阻器上的每欧姆电阻对应的电压降为1Ω×I 0(V)。
电动势的测量：校准过程完成后，开关合至“2”，调节R 滑线变阻器的X 端至R X ，使检流计无偏转，待测电动势被补偿，E X ＝R X ×I 0 3.箱式电位差计测电池电动势和内阻杭州大华87－1型学生式电位差计内部电路图及面板示意图如下图所示。
电位差计使用说明
产品名称：直流电位差计型号：UJ33系列价格：1320品牌：产品介绍：主要指标：倍率测量范围最小分度值误差绝对值热电势检流计灵敏度×10 0~2.111V 100uV ≤0.05℅UX＋50uV ≤２uV ≤格／100uV×5 0~1.055V 50uV ≤0.05℅UX＋50uV ≤２uV ≤格／50uV×1 0~211.1mV 10uV ≤0.05℅UX＋5uV ≤1uV ≤格／10uV×0.1 0~21.11m V 1uV ≤0.05℅UX＋0.5uV ≤２uV ≤格／3uV注：校对“标准确确时”，工作电流相对变化0.05℅时，检流计指针偏转大于１格。
２、仪器使用条件：保证准确温度范围：１5℃~25℃使用温度范围：5℃~35℃相对湿度：≤80℅3、外壳对线路绝缘电阻RJ＞100MΩ4、仪器工作流３mA、5.5mA，标称工作电压３Ｖ，可用范围2.76~2.36V,有5节或6节1.5V1号干电池串并供电。
5、仪器能耐受５０赫正弦波５００Ｖ电压历时１分钟的耐压试验。
６、外行尺寸：３１０×２４０×１６０mm７、重量：＜５Ｋa三、原理本电位差计根据补偿法原理制成。
调节ＲＰ阻值、当工作电流Ｉ在ＲＮ上产生电压降等于标准电池电势值ＥＮ时，如开关Ｋ打入左边，检流计便指零，此时工作电流便准确地等于３mV或5.5mV。
上述步骤称为对“标准”。
测量时，调节已知电阻Ｒp其工作电流３mA或5mA产生的电压降等于被测值ＵＸ时ＵＸ＝ＩＲ，如开关Ｋ打入右边，检流计指零。
从而可由已知的Ｒ阻值大小来反映ＵＸ数值详细原理线路图２。
四、使用说明书1、测量未知电压Ux：打开后盖，按极性装入1.5V1号干电５节或６节及9V6F22叠层电池2节或4节，倍率开关从“断”旋到所需倍率，此时上述电源接通，２分钟后５分钟调节“调零”旋钮，使检流计指针指示值为零。
被测电压（势）按极性接入“未知”端钮，“测量－输出”开关放于“测量”位置，扳键开关扳向“标准”，调节“粗”“微”旋钮、直到检流计指零。
物理研究性实验报告——自组电位差计
自组电位差计实验电路的研究1.摘要在本实验中，相关材料上列举了一个自组电位差计的实验电路，由此，我们思考能否对已知电路进行一些改动并用此电路进行测量。
我们参考了UJ-25型电位差计的电路，设计了我们的实验电路，并在实验中应用此电路对未知电动势进行了测量，同样取得了很好的测量精度与准确度。
2.实验原理2.1 补偿原理：由于如果直接把伏特表接到干电池两级进行测量，会因伏特表分流产生接入误差，为了避免接入误差。
采用补偿电路（如图1所示）图1当外电路电压E大于E x时，可以找到一个CD位置，使E x所在的回路中无电流通过，此时V cd=E x。
这就是补偿原理。
2.2零示法：在找CD位置使V cd=E x的过程中，由于无法对电压是否相等作出直观判断，故无法判定电压是否相等。
此时，在补偿电路中串联入一个灵敏度足够高的检流计，当检流计偏转为零时，即可确定此时V cd=E x。
2.3 测量原理：（请参照图2）先由温度对电池的修正公式算出在实验室条件下的标准电池的电压值E N再由E N算出当I=1mA时AB的阻值，调好AB。
双刀双掷开关打到左端，调节CD，使检流计指针不偏转（此时主干路中电流为标准电流）。
将双刀双掷开关打到右侧，同时调节变阻箱AB、CD，使其电阻之和不变（保证干路电流不变），同时使检流计指针不再偏转。
此时变阻箱CD的读数乘以1mA即为未知电源的电压。
3.实验仪器：ZX-21电阻箱（2个）、指针式检流计、标准电池、稳压电源、待测干电池、双刀双掷开关。
4.主要步骤：4.1按照设计好的实验电路对电路进行连接。
（图2为设计的实验电路）4.2对电路进行查线，并检查是否已将电路元件调制到安全位置（变阻箱阻值接入最大，开关断开等）。
4.3 测量并读取数据（要读出试验现场温度计的示数）。
4.4 断开电路开关，拆分电路。
5.A5.1 数据记录 原始数据记录请参见随打印 版上交的原始数据记录单t=20℃5.2 数据处理5.2.1计算标准电池温度修正值E N ≈E 20-3.99*105-(t-20)-0.94*106-(t-20)2+9*109-(t-20)3E 20为20℃下标准电动势的值 在本实验中 E 20=1.01861V t=21.8℃ 5.2.2 灵敏度测量 S=v div V div/933)4829.14979.1(14=-灵敏度误差（对E x 位置进行） △E x =V S410*14.22.0-= U (灵)= △E x 3/=0.000124V 5.2.3待测电压计算E x =1mA*1497.9=1.4979V 5.2.4 不确定度的计算△R AB =Ω=Ω+++++----105.1)020.010*5*5.010*5*810*2*10010*1000(2333同理可求出△R CD =2.100Ω △R A`B `=1.625Ω △R C`D`=1.680Ω由U(R)=△R/3可求出 U (R AB )=0.638Ω U (R CD )=1.212Ω U (R A`B`)=0.938Ω U (R C`D`)=0.970Ω图22````````22``````222)()(11)()(11⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=D C B A B A D C B A D C D C CD ABAB CD CD AB CD Ex R R R U R U R R R R R R U R U R R R Ex U 将所得数据代入上式所得结果为410*35.5-U(E x )=1.4979*5.35*104-=0.0008V 故 E X =(1.4979+0.0008)V 5.2.5 相对误差（用UJ25型电位差计测出电动势为1.49768V ） 相对误差t=0147.0%100*=-AAN % 5.B 数据记录与处理（该实验为使用书上电路做的，以作对比） 5.1 数据记录（原始数据附在打印版）5.2 数据处理 5.2.1灵敏度测量 S=()V div V div/5.5784039.14281.114=-灵敏度误差（对E x 位置进行） △E x =V S410*457.32.0-=U (灵)= △E x 3/=V 410*996.1- 5.2.2 不确定度的计算 U (R 1) =Ω=∆641.031R U(R 2)=Ω=∆223.132R U(R 1`)=Ω=∆854.03`1R U(R 2`)=Ω=∆019.13`2R42`2`1`2`122`2`1`1221212221110*49.7)()(11)()(11-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=R R R U R U R R R R R R U R U R R R Ex U Ex 实验书上提供的实验电路U (E x ) =V E E U E xx x00105.0)(= E x = (1.401+0.001) V 5.2.3 相对误差（用UJ25型电位差计测出电动势为1.398905V ）相对误差t=0357.0%100*=-AAN % 6讨论与反思 6.1 关于本实验的讨论关于本设计实验电路优缺点的分析 在应用此电路图设计自组电位差计的优点是便于理解，因为与UJ-25型电位差计的电路相似，不必在对电路进行分析理解，相应的，原理也很简单。
电位差计
大学物理实验报告实验名称：电位差计测金属丝电阻率试验时间： 09.12.4实验地点：实验楼实验环境：无风室温实验类别：设计性试验指导教师： xx姓名: xx学号： xx班级： xx成绩： __________电位差计测电阻率一．【实验目的】1．了解电位差计的工作原理，并学会正确使用的方法，并会运用。
2．训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。
训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。
加深对补偿法测量原理的理解和运用。
二．【实验仪器】UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、AC15/5灵敏电流计、标准电阻、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测电阻、待测干电池、开关和导线等。
螺旋测微计三．【实验原理】补偿原理补偿法是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势。
把电池和检流计连接在一起。
调节其中一个电源的电动势的大小使两（a ） 补偿法测电动势 （b ） 电压表测电动势 个电动势相等，则回路中没有电流通过，这是称电路处于不长状态。
显然利用检流计就可以判断电路是否处于补偿状态。
如果他们处于补偿状态。
则他们的电动势就大小相等。
如已知其中一个电动式，那么另一个电动势的大小就知道了。
这种测量电动势依据的原理就是补偿原理。
如图5.8.1所示，电位差计的工作原理是根据电压补偿法，先使标准电池E n 与测量电路中的精密电阻R n 的两端电势差U st 相比较，再使被测电势差（或电压）E x 与准确可变的电势差U x 相比较，通过检流计G 两次指零来获得测量结果。
电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。
校准：将K 2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接，R n 取一预定值，其大小由标准电池E S 的电动势确定；把K 1合上，调节R P ，使检流计G 指零，即E n = IR n ，此时测量电路的工作电流已调好为 I = E n /R n 。
校准工作电流的目的：使测量电路中的R x 流过一个已知的标准电流I o ，以保证R x 电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻R x 上的）实际电压值相一致。
电位差计的原理和使用实验报告
电位差计的原理和使用实验报告电位差计的原理和使用实验报告引言：电位差计是一种用于测量电势差的仪器，广泛应用于物理、化学和生物学等领域。
本文将介绍电位差计的原理以及使用实验报告。
一、电位差计的原理电位差计基于电势差的测量原理。
电势差是指电场中两点之间的电势差异，通常用伏特（V）作为单位。
电位差计通过测量两个点之间的电势差来确定电场的强度或电势分布。
电位差计由两个电极组成，一个是参考电极，另一个是工作电极。
参考电极通常是一个稳定的电势源，如银-氯化银电极。
工作电极则是用于测量电势差的电极，可以根据不同的实验需求选择不同的工作电极。
在电位差计的工作过程中，参考电极与被测点连接，工作电极与待测点连接。
通过测量参考电极和工作电极之间的电势差，可以得到待测点的电势差。
二、电位差计的使用实验报告为了验证电位差计的测量准确性和可靠性，我们进行了一系列实验。
实验一：测量电池电势差我们首先使用电位差计测量了一个标准电池的电势差。
将参考电极连接到电池的负极，工作电极连接到电池的正极。
通过读取电位差计的显示，我们得到了该电池的电势差为1.5V，与理论值相符。
实验二：测量电场强度我们接下来使用电位差计测量了一个平行板电容器中的电场强度。
将参考电极连接到一块平行板，工作电极连接到另一块平行板。
通过调节平行板之间的距离，我们测量了不同距离下的电势差，并计算得到了电场强度的分布情况。
实验三：测量生物电势差最后，我们使用电位差计测量了人体的生物电势差。
将参考电极放置在人体的一个点上，工作电极放置在另一个点上。
通过读取电位差计的显示，我们可以得到人体不同部位的生物电势差，并进一步研究其与健康状况之间的关系。
结论：通过以上实验，我们验证了电位差计的准确性和可靠性。
电位差计在测量电势差、电场强度以及生物电势差等方面具有广泛的应用前景。
未来，我们可以进一步研究电位差计的改进和优化，以满足更多领域的需求。
总结：本文介绍了电位差计的原理和使用实验报告。
电位差计
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批改日期
深 圳大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验
实验名称：电位差计
学院：
专业：班级：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点903实验时间：
实验报告提交时间：
一、实验目的
二、实验原理：
1、电位差计的工作原理图及原理和测量计算公式：
三、实验仪器：
四、实验内容和步骤：.
1、实验内容：用电位差计校对mA表
七、实验结论与讨论：
1、实验结论：（分析电流表是否为0.5级）
2、问题讨论及实验心得
八：问答题
1、电位差计测量电动势的特点是什么？有什么优点？
2、电位差计的测量精度取决于什么
3、对UJ31型电位差计，校准电流时若调节转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，能否准确测出未知电动势？为什么？
指导教师批阅意见：
成绩评定：
预习
（20分）
2、实验连线图：
3、操作步骤
五、数据记录：
组号：
1、电位差计校准电流表数据
校刻度值
校准值
上行
下行
平均值
电压（mv）
电压（mv）
电压 （mv）
电流 （ ）
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1999
六、数据处理：
1、做出校对曲线（必须用坐标纸或计算机规范作图）.
2、分析校对电流表的误差
操作及记录
（40分）
数据处理
20分
结果与讨论10分
思考题
10分
ห้องสมุดไป่ตู้总分
指导教师签字：
年月日
电位差计的原理和使用资料
实验八 电位差计的原理和使用【实验目的】1．掌握电位差计的工作原理和正确使用方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用。
2．训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。
【实验仪器】UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测干电池、待测电阻、开关和导线等。
【实验原理】如图5.8.1所示，电位差计的工作原理是根据电压补偿法，先使标准电池E n 与测量电路中的精密电阻R n 的两端电势差U st 相比较，再使被测电势差（或电压）E x 与准确可变的电势差U x 相比较，通过检流计G 两次指零来获得测量结果。
电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。
校准：将K 2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接，R n 取一预定值，其大小由标准电池E S 的电动势确定；把K 1合上，调节R P ，使检流计G 指零，即E n = IR n ，此时测量电路的工作电流已调好为 I = E n /R n 。
校准工作电流的目的：使测量电路中的R x 流过一个已知的标准电流I o ，以保证R x 电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻R x 上的）实际电压值相一致。
测量：将K 2打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持I o 不变（即R P 不变），K 1合上，调节R x ，使检流计G 指零，即有E x = U x = I o R x 。
由此可得x nnx R R E E =。
由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据R x 电阻值标出其对应的电压刻度值，因此只要读出R x 电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势E x 的测量值。
所以，电位差计使用时，一定要先“校准”，后“测量”，两者不能倒置。
【实验装置】1. UJ31型电位差计UJ31型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为mV .V 1171-μ(1K 置1⨯档)或mV V 17110-μ（1K 置10⨯档）。
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上海电力学院物理实验指导书所属课程：大学物理实验实验名称：用电位差计测量电动势面向专业：全院理工科实验室名称：物理实验室2006年2 月一、实验目的：1、掌握电位差计的工作原理和结构特点。
2、学习使用线式电位差计测量电动势。
二、实验仪器、设备：名称型号、规格备注十一线滑线式电位差计--- 上海胜新电器厂检流计J0409 浙江温州广明电表厂电阻器上海电表厂双刀双掷开关--- ---标准电池+20℃上海精密科学仪器厂待测电源5号电池---直流稳压电源XJ17233L 上海无线电21厂三、原理摘要——测量公式、测量电路图、光路图或其它示意图：若将电压表并联到电池两端（图1），就有电流I通过电池的内部。
由于电池有内电阻r在电池内部不可避免的存在电位降落Ir，因而电压表的指示值只是电池端电压V= Ex-Ir的大小。
显然，只有当I=0时，电池两端的电压V才等于电动势Ex。
怎样才能使电池内部没有电流通过而又能测定电池的电动势EX呢？这就需要采用补偿法。
如图2所示，接通K1后，有电流I通过电阻丝AB，并在电阻丝上产生电压降落IR。
如果再接通K2，可能出现三种情况：（1）当E x>V CD时，G中有自右向左流动的电流（指针偏向一侧）。
（2）当E x<V CD时，G中有自左向右流动的电流（指针偏向另一侧）。
（3）当E x=V CD时，G中无电流，指针不偏转。
我们将这种情况称为电位差计处于补偿状态，或者是说待测电路得到了补偿。
图2 电位差计原理图图3 箱式电位差计原理图图1电压表测量电池的端电压在补偿状态时，E x=IR CD。
设每单位长度电阻丝的电阻为r0，CD段电阻丝的长度为L X，于是E X=Ir0L X (1)将可变电阻R n的滑动端固定，即保持工作电流I不变，再用一个电动势为E s的标准电池替换图2中的E x，适当地将C、D的位置调至C’、D’，同样可使检流计G的指针不偏转，达到补偿状态。
设这时C’、D’段电阻丝的长度为L s，则E s=Ir C’D’=Ir0L s (2)将式（1）和（2）相比得到Ex=Es·Lx/Ls (3)式（3）表明，待测电阻的电动势E x可用标准电池的电动势E s和在同一工作电流下电位差计处于补偿状态时测得的L x和L s来确定。
用线式电位差计测电池的电动势的装置1、线式电位差计线式电位差计具有结构简单、直观、便于分析讨论等优点，而且测量结果亦较准确。
具体结构见图4。
图中的电阻丝AB长11米。
往复绕在木板的十一个接线插孔0、1、2、……、10上，每两个插孔间电阻丝长为1米。
插头C可选插在插孔0、1、……10中任一个位置。
电阻丝B0旁边附有带毫米刻度的米尺，接头D在它上面滑动。
插头AB间的电阻丝长度可在0～11间连续变化。
Rn为可变电阻，用来调节工作电图4 线式电位差计实验线路流。
双级转换开关K2用来选择接通标准电池Es或待测电池Ex。
电阻R是用来保护标准电池和检流计的。
在电位差计处于补偿状态进行读数时，必须关闭K3，使电阻R短路，以提高测量的灵敏度。
2、标准电池这是一种用来作电动势标准的原电池。
由于内电阻高，在充放电情况下会极化，不能用它来供电。
当温度恒定时，它的电动势恒定。
在不同的温度（0～＋40℃）时，标准电池的电动势Es(t)要按下述公式换算Es(t)=Es(20)－39.94×10-6(t－20)－0.929×10-6(t－20)2+0.0090×10-6(t－20)-3伏其中Es(20)是＋20℃时的标准电池电动势，其值应根据所用标准电池的型号确定。
使用标准电池时要注意：（1）必须在温度波动小的条件下保存。
应远离太阳光直射。
（2）正负级不能接错。
通入或取自标准电池的电流不应大于10-5～10-6安。
不允许将两电极短路连接或用电压表去测它的电动势。
（3）标准电池是装有化学物质溶液的玻璃容器，要防止振动或摔坏。
一般不可倒置。
在容器内加了微孔塞片的标准电池可防止倒置而损坏（具体情况要看标准电池外壳的说明）。
四、实验内容与步骤：用线式电位差计测电池的电动势1、按图4连接电路，注意（E 、E S 、Ex 的正负极的接法），移动A 、B 的位置，使检流计中没有电流通过，此时AB 间电阻线上电位差Vs 等于被测电动势Ex ，量得AB 间的长度L X ，则有E X =V O *L X 。
2、工作电流标准化工作电流标准化，调整Rp ，改变通过电阻线AB 上的电流，使电阻线上单位长度间的电位差为事先规定的数值。
(1)首先设定电阻线上的单位长度间的电位差Vo ，为计算方便，在本实验中，取工作电流标准化Vo=0.2000伏/米。
(2)确定Ls ；记下室温t ，换算出在此温度下标准电池的电动势Es(t)，调节m 、n 两或活动点，使AB 之间的长度为Ls= Es(t)/V 0米。
(3)断开K 3，在保护电阻起作用的情况下，接通电源Ea,把双刀开关K 2合向标准电池一方，调节电阻箱Rn,使检流计指针基本指在“0”位置，（这一步称为粗调），然后把K 3合上，使保护电阻短路，此时发现检流计指针有偏转，调节Ro,使检流计指针在“0”位置，这时无电流通过检流计（这一步称为细调），此时，电阻线上单位长度间的电位差Vo=0.20000伏/米。
3、测量Ex把K 3断开，接上保护电阻，把K 3合向Ex 一方，移动A 、B 两点，使检流计指针基本上指在“0”位置，然后合下K 3，使保护电阻短路，移动n 端，使检流计指针在“0”位置，此时无电流通过检流计，记录A 、B 之间的长度Ls 。
4、重复内容2、3三次，得三个Lx 数据Lx(1)、Lx(2)、Lx(3)。
由这三个数据分别求得 Ex(1)=V oLx(1)、Ex(2)=V oLx(2)、Ex(3)=VoLx(3)。
5、求Ex=3)3()2()1(Ex Ex Ex ++6、求标准误差、写出最后结果。
五、实验数据记录：六、数据处理：Ex=Vo Lx =0.20000×7.5320=1.5064 (V) σ(Ls) = 0.001 mσ(Lx) =13)5320.75322.7()5320.75318.7()5320.75320.7(222--+-+-= 0.0002 ≈ 0.02(mm)Er =22Ls ) Ls ( σLx )Lx ( σ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡ =225.093750005.07.53200002.0⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡ = 0.0001 ≈ 0.1%σ(Ex) = Ex ·Er= 1.5064×0.0001 = 0.00015 ≈ 0.001 (V) 式中： σ(L)=0.0005 mLs =VoEs σ(Lx)=∑=--31213)(i Lx Lxi结果表示：Ex =Ex ±σ(Ex) = 1.506±0.001 (V)Er=0.1 %七、实验指导要点及注意事项：1、记录室温，确定标准电池的电动势值。
2、注意各仪器放置的位置，位置要合理。
3、防止标准电池倾倒。
实验中可能出现的故障及排除方法：1、 在调节工作电流或测量电动势过程中检流计指针总是向某一方向偏转： (1)工作电源稳压电源无电压输出。
(2)工作电源稳压电源有电压输出，但无电流输出，其产生的影响与(1)相同。
在这种情况下，检查工作电源正极接至电阻箱Ra 的导线、Ra 接至十一线电阻线A 端导线、工作电源负极接至十一线电阻线B 端导线是否断开，以及导线是否牢接与接线柱。
(3)Es 或Ex 的正负极接反。
(4)工作电源电压输出过高或过低。
实验时工作电源的电压取5～6V 。
2、按下K2后，检流计指针不偏转，产生这种故障的可能性： （1）电源无电流流出。
（2）检流计的导线断裂。
（3）检流计是否坏。
（4）检流计的锁是否打开。
2、 为了使电流标准化，在调节电流时，最后一定要把保护电阻短路。
八、预习题：1、为什么用伏特计无法测准电动势？答：由于伏特计的内阻不可能无限大，所以当伏特计和电阻构成一回路时，读数V就不等于电池的电动势。
2、何谓电位差计的工作电流的标准化？为何要使工作电流标准化？大：调节Ra，使通过十一线电阻线的电流值为某一确定值，使电阻线上单位长度上的电位差为事先规定的数值。
3、要使工作电流标准化，要调节那一个仪器才能达到这一目的？答：只能调节Ra。
4、使工作电流标准化的过程中，保护电阻起什么作用？答：在使工作电流标准化的过程中，可能使检流计的电流较大，所以加上保护电阻，以减小通过检流计的电流，从而起到保护检流计的作用。
5、使用检流计要注意什么事项？答：首先打开检流计的“锁”，然后调节零点，在调节工作电流标准化的过程中以及测量待测电动势过程中，应在检流计回路中串接以保护电阻。
当通过检流计的电流将为零时，再短路保护电阻。
实验完毕，应锁上检流计的“锁”。
6、使用标准电池要注意些什么？答：（1）必须再温度波动小的情况下保存。
应远离热源，避免太阳光直射。
（2）正负极不能接触。
不允许用电压表直接测量。
（3）不允许把标准电池作为普通电池接上负载，更不允许把标准电池短路。
（4）不允许把标准电池倾倒。
因此在做实验时，不应把它放在桌子边缘，以免碰翻，应把它放在安全之处。
7、怎样确定变准电池的电动势？答：标准电池的电动势与温度有关，所以要确定其电动势的值，首先必须测量实验室的气温，然后由公式：Es(t)=Es(20)-39.94×610 (t-20) 确定，式中Es(20)为它在t=20℃的电动势值。
8、Ls的大小应怎样定？答：若我们事先规定的电阻线上每米之间的电位差，则Ls=Es/V09、Vo的意义使什么？答：Vo为我们事先规定的电阻线上每米之间的电位差。
九、复习思考题：1、在使用工作电流标准化及测量未知电动势得过程中，若检流计的指针总是向某一方向偏，其故障在什么地方？(1)工作电源稳压电源无电压输出。
(2)工作电源稳压电源有电压输出，但无电流输出，其产生的影响与(1)相同。
在这种情况下，检查工作电源正极接至电阻箱Ra的导线、Ra接至十一线电阻线A端导线、工作电源负极接至十一线电阻线B端导线是否断开，以及导线是否牢接与接线柱。
(3)Es或Ex的正负极接反。
(4)工作电源电压输出过高或过低。
实验时工作电源的电压取5～6V。
2、在本实验中，通过调节变阻箱Rn，使工作电流标准化。
试问根据所使用的仪器，你是否有其它方法达到工作电流标准化？调节电源的电压输出。