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
篇一：电位差计的原理及使用预习、原始数据、实验报告
实验预习报告
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实验原始数据记录表
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篇二：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。

如图所示的电路中，电压表所测的是电源的端
图
电压u。

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。

它的基本原理如图所示。

设E0为一连续可调的标准电源电动势，而EX为待测电动势。

若调节E0，使流过检流计G中电流为零（即回路中电流I=0），则E0=EX。

上述过程的实质是，不断地用已知的标准电动势E0与EX比较，直到检流计指示电路中电流为零时，说明二者已相等。

电路呈这种状态，称为补偿状态。

这种方法称为补偿法。

二、电位差计的工作原理
怎样才能获得连续可调的标准电动势E0，并如何与未知电动势进行比较呢？电位差计就是为达此目的而设计的一种测量仪器。

1. 基本结构
电位差计的基本线路如图和，电位差计型号不同，但它们基本都由三个回路组成。

下面就图做详细分析。

线式电位差计原理图箱式电位差计原理图
图
工作电流调节回路
它由高稳定度的电源E、限流电阻RP、标准电阻R1和R2以及开关K0组成。

校准回路
由标准电池E5、检流计G、标准电阻R1以及开关K1和K2组成。

测量回路
由待测电源EX ，标准电阻R2，检流计G，开关K2和K1组成。

分析图，平衡补偿在电位差计中是这样来实现的：利用工作电流回路RX上的压降
URX与待测电动势EX 进行比较，当改变RX的大小时，URX也随之变化，直到G指零时，即达到平衡补偿。

这时URX=EX，为了便于测量，要求仪器工作电流I恒等于某一定值，则在不同的RX处，可直接标出它相应的URX值。

这样在测量时一达到平衡补偿即可直接读出待测电动势。

因此，要使用电位差计，必须让工作电流调节到仪器所规定的数值，这步骤称为工作电流的校准。

2. 测量
工作电流的校准
如图，利用标准电池校准仪器的工作电流：调节RP使URS?ES，合上K0及K1，并将K2倒向S一边，则标准电池ES与工作回路并联。

调节RP使检流计G示零，此时电位差计达到平衡补偿，RS两端的电位差US?ES。

工作电流I校准完毕，它数值上等于ES／RS。

比较测量
保持工作电流I不变（即保持RP、R1、RS不变），把K2倒向X一边，调
节Rx直至检流计G指零，此时测量回路达到平衡补偿状态。

可从仪器上直接读出被测的EX（或UX）的值。

实验内容
一、利用线式电位差计测量干电池的电动势
线式电位差计结构简单，电阻丝长1l米，往复绕在木板的十一个接线插孔0、1、2、…、10上，每两个插孔横向相邻间电阻丝长为1米。

插头C可插入0～10中任一位置。

电阻丝BO旁附有最小分度为毫米的米尺，接头D可在其上滑动，使得CD间的电阻丝长度可在0～11米间连续变化。

RP为可变电阻，用来调节工作电流。

双刀转换开关K2用来选择接通标准电池ES还是待测电池EX。

电阻R1除用来保护标准电池和检流计外，还用来以提高测量的精度。

1. 接线。

接线时须断开所有开关，尤其要注意几个电源的正负极性，不可错接，RP调到最大值。

2. 校准工作电流。

首先选定电阻丝单位长度上的电压
降A伏／米，记下室温t，
求出室温下的标
准电池的电动势ES 伏，调节C、D 两活动接头，使C、D间电阻丝长度为LS?ES/A（）例如，ES=，选定A=／m，则LS=；接通K1，将K2倒向ES 一边，调节RP，按一下滑动接头D，看检流计指针是否偏转，若偏转再重复该步骤，直到检流计的指针不再偏转。

按下K3使保护电阻短路，再次微调Rp使检流计G的指针无偏转，此时电阻丝上每米的电压降为伏。

记录ES、A、及LS。

3. 断开K3固定RP，即保持工作电流不变。

将K2倒向EX一边，活动接头D移至米尺左边“0”刻线处，按下接头D，同时移动插头C，找出使检流计指针偏转方向改变的两相邻插孔，接通K3，将C插在数字较小的插孔上，然后向右移动接头D，在G的指针不偏转时记下CD 间电阻丝的长度LX。

重复这一步骤三次，将相应实验数据记录。

根据
EX?ES
LXLS
??A2??L?2??L??
?ALX 及?EX?????X???EX?2XEX?2?A?LX ??? A??LX??LX
??
求出平均值及误差。

4. 确定误差方法。

由于检流计的灵敏度以及其它的原因，造成小于某一电流值时，检流计指针无法分辨有否电流，使得电阻丝上每米的电压降A存在误差△A，它可通过以下方法确定，若测得G 的指针开始向左偏转时CD间电阻丝的长度为L，开始向右偏时为L’，记录下L与L，则厶A／
’
A≈L?L/2LX
’
二、UJ31型电位差计测电池的端电压
在实际使用中，常将电位差计做成箱式的。

在线路上作了一些合理改进，
以便能直接读出待测电位差或电动势的数值。

UJ3l型电位差计面板图及测量电路图如、所示。

UJ31型电位差计测量电路图UJ31型电位差计原理图
图
1. 按图将外接的标准电池、检流计、工作电源和被测电动势按其极性与电位差计连接。

2. 测量前先校正检流计零位，K1档选择合适的量程。

再根据室温算出标准电池在该温度下的标准电动势，并依此将RNR调至相应位置,K2置于标准位置。

3. 校准工作电流：按下“粗”按钮，选调RP1 ，再调RP2，使G的指针无偏转。

再按下“细”按钮，用RP3来精确补偿至G无偏转，则电流得以校准。

4. 测量未知电动势：取RAD=RAB?RCD??，见表中的五组数据，测出五组
UCD的值。

保持RP不变，将K2置旋钮“未知1”或“未知2”，（根据自己接的位置定），依次调节测量转盘I、Ⅱ、Ⅲ，使电位差计处于补偿状态。

在调节中应先估计一下未知电动势的大小，并把测量转盘I置于估计数值上，然后先按下“粗”钮大致补偿后，再按下“细”钮精确补偿之。

使UCD的值是三个读数盘的读数相加值与K1的倍率的乘积。

注意：调节滑线读数盘Ⅲ时不允许逆时针旋过0mV处，也不允许顺时针旋过最大刻度处。

5. 计算待测电池两端的电压UAD，写出实验结果及误差分析。

UAD?UCD
RAD
RCD
表用箱式电位差计测电池端电压数据表
思考题
1. 在工作电流的实验过程中，如果检流计的指针总是向一边偏转，无法调到平衡，试分析其可能的原因。

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2. 标准电池的极性接反，会出现什么现象？有何影响？
3. 使用箱式电位差计时，如UCD 值超出量程，会出现什么现象？
篇三：电位差计的原理及使用预习报告
实验预习报告
广东第二师范学院实验预习报告
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