用电位差计校准电表(三)
用电位差计校准毫安表并测其内阻
R TGER u标准未知E nE xE －电源；E n －标准电池；E x －待测电压；R u －读数盘电阻；G －检流计；R p －工作电流调节电阻；R T －调定电阻 图8－9－1电位差计的原理图示Rp用电位差计校准毫安表并测其内阻电位差计是电学实验中常用的一种高精度测量仪器，它利用电势比较法来测量未知电 压的大小，从而我们可以利用安培定律来间接测量电流和电阻。
它常常用来测量较低的 电压、电源电动势及内阻、校准各类电表等等。
一、实验目的1．熟悉电位差计的使用。
2．掌握电位比较法测量物理量。
3.校准毫安表并测其内阻。
二、实验仪器与器件UJ31 型电位差计；标准电池；灵敏电流计；直流稳压电源；标准电阻箱，滑线变阻 器,待校毫安表；开关；导线等。
三、校准毫安表原理1. 电位差计测量原理UJ--31“电位差计的原理图示于附图 8-9-1。
电位差计的面板布置示于图8-9-2。
面板上的R T ，相当于原理图中的R T ，通过R T 的调节，使标准电池在不同温度下得到补 偿,R p1，R p2，R p3为三个电阻调节调节盘，相 当于原理图中的R p ，用来调节工作电流I 0,a、b、c是三个电阻转盘，相当原理图的R u ， 在工作电流I 0一定的情况下， 调节此电阻可使R u 上的电压随之改变当检流计指零时R u 上的电压与带测电压相同，从三个电阻转 盘上就可读带测电压値。
2．使用步骤标准 检流计 5.76.4v 未知 1 未知 2R Tk 0R p1R p2R p31.01 伏 ×10 断 ×1粗中细k 1未知 1 未知 2断断标准k 2 粗 细短路abc×1×0.1×0.001a,b—十进制步进测量盘；c滑线式测量盘；R T —温度补偿； k 0—量程转换开关；k 1—测量选择开关；k 2—检流计按纽； R p1,R p2,R p3—工作电流调节盘；图892 电位差计的面板(1)将 K 1 指在“断”的位 置上，按面板上的指示依次 接上标准电池、检流计、工 作电源。
用直流电位差计校准电表
实验十用直流电位差计校准电表实验目的：1、了解补偿法测电势差的原理及优点。
2、掌握电位差计的结构，工作原理和使用方法。
3、用直流电位差计校准直流毫安表,绘制校准曲线。
实验器材：UJ36a型直流电位差计、标准电阻、可变电阻、毫安表、电池、导线等。
实验原理：一、直流电位差计各种系列的指针式直流仪表（主要是磁电式、电磁式和电动式仪表），虽然工作可靠，使用方便，造价低廉，可以满足许多实际工作的需要，但由于结构上、工艺上的许多原因，目前所能达到的测量准确度在使用到满量限时，最优者只为+0.1%。
更重要的是仪表工作时，要从被测电路中吸收小部分功率，从而不可避免地要破坏被测电路的原始工作状态，造成所谓的“方法误差”。
而直流电位差计则是一种根据补偿测量法制成的高精度和高灵敏度的电测仪器，它主要是用来测量直流电动势和电压，配合标准电阻可测量直流电流和电阻。
它采用补偿测量法，可以克服以上的困难，使测量准确度获得很大提高。
补偿测量电压的原理，参看图一，如果按该图一所示的结构，组装一套实验设备。
并不断调节“可准确读数的可调标准电压箱”的电压En 。
使它的大小与被测电压UX相等，而极性相反，检流计指针为零时，则UX= En，如果检流计具有足够的灵敏度，可使UX 的测量结果的准确度与En本身的准确度十分接近。
测量时由于电路电流i=0，即不从UX 中引出任何能量，不会改变Ux的值，所以避免了“方法误差”。
因此，为了用补偿法对电动势（或电压）进行高精度的测量，必须解决以下两个问题：（1）要有灵敏度足够的检流计；（2）要有可以调节的标准电势En （因UX的范围很广）。
直流电位差计就是根据补偿原理和上述要求制成的。
图二画出了直流电位差计的原理线路图，它可以分为三个基本回路：（1）工作电流（Ip)调节回路。
由工作电源E、调节电阻Rp、标准电阻Rn及补偿电阻Rk组成；（2）校准工作电流回路由标准电池En、标准电阻Rn及检流计G组成；（3）测量电压（Ux回路（亦称补偿回路））。
用电位差计校准毫安表实验
用电位差计校准毫安表实验电势差计是最常用的电工仪器之一，其工作原理是基于补偿法 . 在测量时由于补偿回路中电流为零，即不从被测电路中取得电流，故不改变被测电路的工作状态( 当然不是绝对的检流计灵敏度越高，越接近于零) . 电势差计不仅可以用来测定电源的电动势，而且还可以作为校准电流表或电压表的标准仪器，或对电阻作精确测定.【预习要求】1．复习实验九电势差计 .2．参阅实验三十五电表改装和万用表设计 .【实验目的】1．训练应用误差理论，来进行测量电路的设计和测量条件的选择.2．加深对补偿法测量原理的理解和运用.【实验仪器】UJ31型电势差计，毫安表，电压表，标准电阻，电阻箱，稳压电源，滑线变阻器【如图所示】1 . 校准量程为3V 的电压表(1) 调节稳压电源在4V左右，设计校准电压表的控制电路(参阅实验三十变阻器的分压与限流电路).(2) 根据电势差计和待校表的量程，选取适当的分压比和分压器的电阻 .(3) 作ΔU ～U 校准曲线，对待校表精度作出评价 .2 . 校准量程为3 mA 的电流表(1) 调节稳压电源作3V 固定输出，设计校准电流表的控制电路 .(2) 要求控制电路电流调节范围为0.3 ～3mA ，选取适当取样电阻和滑线变阻器阻值 .(3) 作ΔI ～I 校准曲线，对待校表精度作出评价 .3 ．用UJ31型电势差计测毫安表的内阻，画出实验电路图，正确选择电位差计的量程和标准电阻大小,并计算不确定度 .【思考题】1.在校准电表时，为什么需要把电压(或电流)从小到大，再从大到小做一遍?如果两者不结果完全一致，说明了什么问题？2.在毫安表的内阻测定时，是否也一定要先进行工作电流标准化，才能进行测量？能否可以不用标准电阻，直接通过用电势差计测出毫安表两端电压后，再除以毫安表电流读数来求出它的内阻？。
用电位差计校准电表(三)
实验 电位差计的使用(三)[实验目的]1、了解补偿法测电动势的原理2、掌握电位差计测电动势的使用方法3、学习用电位差计校准电表的方法 [实验原理]电位差计是电子测量中直接用来精密测量电动势或电位差的仪器。
也可用来间接测量电流、电阻和校准各种精密电表，有着广泛的用途。
电位差计是根据补偿原理将被测电动势与准确已知的标准电动势相比较而工作的。
1、补偿原理一定的电源具有一定的电动势，如果直接用伏特计接在电源的两极，测出来的将不是电动势，而是端电压，因为这时电路中有电流通过，根据全电路欧姆定律有：即rI E V rI V E x x ⋅-=⋅+=图1 补偿法原理图式中r 为电源内阻，V 是伏特计的指示值，显然只有在待测电路中没有电流通过的条件下，测得的电源两极之间的端电压才是电源的电动势的准确值。
利用补偿法可以满足这种条件。
其原理如图1所示。
图中E x 是被测电动势，E s 是可调节电动势大小的标准电源。
两个电源通过检流计G 对接在一起。
调节电动势E s 的大小，使回路中检流计指针指示为零（即回路电流为零），则E x 与E s 的电动势大小相等，则有E x =E s 。
此时称电路达到平衡。
知道了平衡状态下E s 的大小，就可以确定被测电动势E x 的值了，这种测定电源电动势的方法叫补偿法。
利用补偿法制成的测量电位差（或电动势）的仪器就叫做电位差计。
2、电位差计的工作原理电位差计的原理线路如图2所示。
其中E s 为标准电池，E x 为被测电源，E 是工作电源，G 是检流计。
由工作电源E ，电阻R 、R 1及R n 串联组成的电路称为辅助电路（R －R s －R n －E ）。
调节R n 可改变电路的工作电流。
使用电位差计可分两个步骤。
（1）校准工作电流根据标准电池E s 的电动势调节工作电流，将开关K 置于“1”位置，则E s ，G ，R s 形成补偿电路（E s －K －G －R s －E s ），调节R n 使辅助电路的工作电流I 为某值时，使R s 两端的电压与标准电池的电动势E s 相补偿，检流计G 中无电池通过，此时有E s =IR s ，即辅助回路（E －R －R s －R n －E ）中的电流I 达标准化，ssR E I =（2）测量未知电动势将开关K 合在“2”位置，此时待测电动势为E x ，检流计G 与R 上的R x 段构成待测补偿电路（E x－R x －G －K －E x ），当调节电阻R 上的C 点位置再次使检流计G 指针指零，此时有x ssx x R R E IR E == （1） 这里的电流I 就是前面经过标准化的工作电流，从上式可知，如果E s 、R s 均为准确已知值，则被测电动势E x 的大小，在电流标准化的基础上，在电阻为R x 的位置上可以直接标出与IR x 对应的电动势（电压）值。
用电位差计校准电压表
用电位差计校准电压表*** *** ********摘 要：电压表经过长期使用，准确度降低，实验室一般用电位差计加以校准，作出校准曲线，消除误差，达到校准的目的。
关 键 字：电位差计 电压表 校准引 言：由于电位差计准确度等级，而通常所用的电压表只有0.5级甚至5级，从精度上来说完全可以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要用小量程的电位差计校准大量程的电压表必须设计一个合理的电路通过分压的方式实现。
实验原理：电压表和电位差计都是测量电位差的仪器,只要将美两者并联去测量同一个电压即可进行校准.只是一般电位计的量程较小,不能与量程较大的电压表同时去测一较大电压,为此我们只要用一分压箱（可以利用两个电阻箱来设计）分压,用电位差计测得分压箱上一定比例的电压,再乘上所使用的分压箱的倍率,即可得到电压表两端的实际电压。
同样,调节滑线变阻器,读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值,即可作出电压表的校准曲线.如果电压表量程小于电位差计量程,则可直接校准.➢ 电位差计原理简述①电位差计按电压补尝原理构成。
将被测电动势与一已知电动势的电源正端相对，负端相对连成回路电路中检流计指示为零，这时待测电动势与已知电动势补尝。
电位差计测电动势应有两点要求：可调和精确。
②电位差计每次使用前还应校准 如图，将天关倒向x E 保持R 不变，只 要x E ≤ab R I 0求，调节c,d 使检流计无偏 转，这时c,d 间的电阻为x R ，电压为x E =x R I 0.校准电位差计➢ 用电位差计校准电压表电压表和电位差计都是测量电位的仪器，只要两者并联去测量同一个电压即可进行校准。
只是一般的电位计的量程较小，不能与量程较大的电压表同时去测一较大的电压，为此我们可以将一分压箱与电压表并联，只要用电位差计测得分压箱上一定比例的电压，再乘上所使用的分压箱的倍率，即可得到电压表两端的实际电压，同样，调节滑线变阻器，读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值，即可作出电压表的校准曲线。
实验报告模板 用箱式电位差计校准电表
梧州学院学生实验报告
成绩：
指导教师：
专业：
数值。
Байду номын сангаас
上述工作原理的数学表达可写为：校对“标准工作电流”时，有 ES I0 RS ；
测量未知电压EX时，有
EX I0 RMN ；
1
因 为 ES 、 I0 、 RS 三 个 数 据 为 已 知 ， 而 RMN 的 大 小 也 可 由 变 阻 器 中 读 出 ， 所 以 EX I0 RMN ( RMN RS )ES 【实验内容及步骤】
a％=(Δ Xmax /Xmax )×100％ (3) 以U为横坐标，以Δ U为纵坐标，画出Δ U~U曲线即为电压表校准曲线,也称为误差曲 线。注意校准曲线应是一条由各数据点连结成的折线。考虑到校准工作，在计算Δ U时应多 取一位有效数字，即保留到小数点后第三位，否则无法体现校准本身的精确性。
【实验数据记录及处理】 表（14-2-1） 校准电压表数据记录表
班别：
实验时间：
实验人：
学号：
同组实验人：
实验名称：
实验 14-2 用箱式电位差计校准电表
实验目的： 1. 了解箱式电位差计的结构和工作原理； 2. 学会正确使用箱式电位差计；
3. 运用箱式电位差计校准电压表(或电流表)。
实验仪器：UJ33a 型箱式直流电位差计，待校准电压表(或电流表)1 只，100Ω 和 1000Ω 的
1. 校准电压表 （1）取一个有1V量程的电压表，把电压表全量程10等份，从大到小选10个刻度值点进 行电压校准。 （2）测量电路图如图（14-2-3）所示，RP用100Ω 规格的，R0用1000Ω 规格的，V为待校 准的电压表，调节变阻器R0的分压输出, 同时记录电压表的示值U和电位差计的示值UX，则 Δ U=U–UX，并找出Δ U的最大绝对值，以便确定电压表的等级。设仪表的等级为a，仪表的最 大绝对误差为Δ Xmax ，仪表的上限值为Xmax ，则
用电位差计校准电流表
用电位差计校准电流表
实验预习要点
（伊宁卡）
此实验是一个简单的设计性实验，也是电位差计应用实验。
重点要求学生能根据实验原理和实验环境设计出校准电流表的电路；并学习写出描述实验方案的论证、电路设计、操作步骤、数据处理、校准结论等内容的设计性报告。
1．复习“实验4-8 用直流电位差计精确测量电压”，主要了解该仪器的原理和使用方法；
2．预习“实验3-3 滑线变阻器的分压与限流特性”，主要了解分压和限流电路的特点、差别和使用场合，选择适合于校表的电路；
3．初步了解UJ36a型电位差计的使用方法；
4．明确本实验的任务，根据教材中所提示的【解决思路】，参考【提供仪器】中仪器和【实验内容】1，2的要求，设计出具体的校准电路，包含：
(1)方案论证或可行性分析，即要从理论上分析校准本身的不确定度(或误差)，能否满足设计要求；
(2)确定电路中各元件的参数，并说明理由；
(3)电路安全性分析；
5．拟定主要实验步骤；
6．设计实验原始数据表格。
按上述内容和要求写出预习报告（勿用物理实验报告纸），课后的实验报告中必须体现预习要求！。
8.4.2 电位差计原理及操作
8.4 用电位差计校准电表【相关知识 电位差计原理及使用方法】一．普通电表的缺点普通电表接入电路后由于分流或分压的作用会影响原电路，导致测量不准确（如图1）。
二．电位差计的优点电位差计是应用电流补偿原理制造出来的“理想”电压表。
三．电位差计的原理 图1 普通电压表对被测量量的影响 1. 补偿原理： 如图2所示，电源E 0>E ，AB 是一段均匀电阻丝。
合上K 1（K 2先断开），AB 上有电流I 0通过，则AC 段（c 点是固定点）上测得的电压降U AC =I 0R AC 。
合上K 2，调节R P ，观察检流计G ，可能出现下列3中情况：（1）当E>U AC 时，G 中有电流正向通过；（2）当E<U AC 时，G 中有电流反向通过；（3）当E=U AC 当，G 中无电流通过，此时是“补偿平衡”状态。
AA图2 补偿电路图 图3 电势差计测电动势的电路2. 电位差计操作原理：电路图2略经改造变成图电路图3，图3的目的是测量出待测电压E x 。
为提高测量精度，这里使用一个标准电池E S =1.0186V （它的电动势稳定且精确）。
AB 段是一条十分均匀的电阻丝（单位长度上的电阻值ｒ0）。
当电阻丝上有稳定电流I 通过时，则其上间隔为L 长的两点间电压降： U L =Ir 0L 测量时，先将开关K 3扳到E S 一侧，此时AB 杆与固定触点C 接通，调节电阻R p 使G 中无电流通过（补偿平衡），若此时AB 中电流为I 0，则有： E S =U Ac =I 0r 0L c (1) 再将开关K 3扳到E X 一侧，此时AB 杆与活动触点S 接通，调整活动触点S ，使G 中无电流通过（再次补偿平衡，此时AB 杆中的电流仍然为I 0），则有：E X =U AS =I 0r 0L S(2)(2)/(1)得：E X =E S L S /L C (3)E S 、L S /L C 均可精确测量，因此求得的E X 精度很高。
物理实验思考题答案
实验10 用直流电位差计校准电表1.如果要校正电压表，线路图该怎样设计？答：先把待测表调零，将标准表和待测表并接，调整待测表读数与标准表读数一致即可。
2.如果用普通电阻（例如偏差为5%）代替标准电阻，能否校正在本实验中使用的毫安表？答：可以。
实验14 用牛顿环测透镜曲率半径1．如果将纳光灯换为白光光源,所看到的牛顿还将会有什么特点? 答：所看到的牛顿环中间仍是暗斑,但暗斑往外形成彩纹,由于白光光源有不同波长的单色光组成,所以相干的光程差不同.2 .为什么说读数显微镜测量的是牛顿环的直径,而不是牛顿环放大像的直径?答：因为在测量时被放大牛顿环直径时,显微镜内的叉丝(即标尺)也放大,移动叉丝测量的直径为所得直径.3.为何牛顿环不一样宽,而且随级数增加而减少?答：由于牛顿环上透镜是球面，下透镜是平面，所以靠近中间位置空气膜比较薄，因此光程差小，所以中间条纹宽，而边缘处相反。
二．迈实验15 迈克尔逊干涉议测光波波长1.在麦克尔逊干涉实验中，等厚干涉与等倾干涉条纹有什么区别？等厚干涉：干涉条纹是明暗相间的直条纹等倾干涉：干涉条纹是一系列与不同倾角θ（出或入射角）相对应的明暗相间的同心圆环条等倾干涉纹2.怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率？答：①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。
②移动 M2 镜，使视场中心的视见度最小，记录 M2 镜的位置；在反射镜前平行地放置玻璃薄片，继续移动 M2 镜，使视场中心的视见度又为最小，再记录 M2 镜位置，连续测出 6 个视见度最小时 M2 镜位置。
③用逐差法求光程差∆d 的平均值，再除以该透明介质得厚度，就是折射率实验16 光栅衍射光谱及光波波长的测定1. 试分析光栅衍射光谱变化的特点和规律答：当入射光线为平行单色光是，得到明暗相同的衍射条纹,明条纹很窄,相邻明条纹见的暗区间的暗区很宽,当入摄光为白光时 ,中央零放明纹们为白光.其两册则形成各种颜色条纹的光谱,不同波长由短到长的次序自中央向外侧依次分开排列,形成由紫到红对称排列的彩色光带.2. 实验中狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象?为什么?答：狭缝太宽最终也只会形成白光,由衍射形成条件,当光波波长比缝大得多才能明显衍射; 由光栅公式(a+b)sinφ=kλ可知狭缝太窄则给人一种形成单色光的感觉,因为光强太弱,而没有射条纹.实验17 偏振光分析1.研究光的偏振物性有何意义?有哪些实际应用?答：研究光的偏振性质可以把它用于各个领域,例如利用偏振光读出光盘记录的信息;利用偏振光放立体电影和做糖度计;利用偏振光分析物质内部产生的应力的光弹性学;利用偏振光的反射研究表面状态等.由于偏振光具有包括偏振方向在内的更多的信息,偏振光可作为高效信息的传输和测试手段,而用计算机进行控制处理,又能将复杂的偏振光通过计算机界面直观地显示出来2.如果在互相正交的偏振片 P1.P2 中间插入一块λ/2 片,使其光轴与起偏器 P1 的偏振化方向平行,那么,透过检偏器 P2 的光是亮的还是暗的?为什么?将检偏器 P2 转动 90 度后光是亮的还是暗的?为什么? 答：a 暗的，没有设变振的方向 b 暗的，相当于 180 度夹角，振动方向还是一样。
用电位差计校正电表
152 实验5-20 直流电位差计的使用电位差计是利用电压补偿原理精确测量直流电压和电动势的仪器。
如果配用标准电阻，还可以精确测量电流和电阻，它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测量中，是电磁测量中常用仪器之一。
本实验用电位差计测量电表内阻和校准电表。
【实验目的】1．了解电位差计的工作原理和结构特点，掌握其使用方法。
2．用电位差计测电流表的内阻。
3．用电位差计校准电流表。
【实验器材】UJ36型携带式直流电位差计、毫安表、微安表、工作电源、滑线变阻器、标准电阻２个（10Ω，100Ω）、双刀双掷开关等。
【实验原理】一、电位差计的工作原理如果要测未知电动势x E ，原则上可按图5-20-1安排电路。
其中0E 是可调电压的电源。
调节0E 使检流计指零，则表示在这个回路中电动势x E 和0E 必然大小相等，即0E E x = （5-20-1）这时，我们称电路达到补偿。
在补偿条件下，如果0E 的数值已知，则x E 即可求出。
根据此原理制成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。
我们可以用分压电路来获得可调的电压，如图5-20-2所示，其中电源E 、限流电阻P R ，分压电阻R 和标准电阻N R 联成一个回路，称为辅助回路。
分压电阻的滑动端c 和固定端b 与待测电源x E 、电流计连成另一回路，称为补偿回路。
调节滑动端c ，当电流计中无电流通过时，设辅助回路中的电流强度为0I ，cb 段的电阻值为x R ，则cb 段的电压0cb x U I R =与x E 相等，即x x R I E 0= （5-20-2）在实际的电位差计中，0I 是一个规定值，为了使辅助回路中的电流正好等于该规定值，采用了标准电池，其电动势N E 是已知的（由实验室给出），电路如图5-20-3所示。
使用电位差计测量电动势（或电位差），要分两步进行：1．校准：为了使R 中流过的电流是标准电流0I ，将图5-20-3中2S 倒向N E 端。
电位差的使用及校表
实验十五电位差计的使用及校表Experiment 15 Operating potentiometer and calibrating ammeters 直流电位差计（简称电位差计）是一种根据补偿原理制成的高精度和高灵敏度比较式电磁测量仪器。
它用一个已知的电动势与被测电压相对接，如果两个电压实现平衡则连接两电压的导线中将无电流流动，即实现了电压补偿，所以电位差计也称为补偿器。
由于采用了补偿法，测量时几乎不损耗被测对象的能量，测量结果稳定可靠，精度特别高。
直流电位差计最适合于测量高内阻的直流电压，如极化电势。
按其测量回路的电阻分：1kΩ以上的称高阻电位差计；1kΩ以下的称低阻电位差计。
电位差计主要用来测量直流电动势和电压，但配合标准电阻也可测量电流和电阻。
它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测法中，它是电磁测量中常用仪器之一，在生产实践中得到了极其广泛的应用。
当然，近年来由于数字电压表的快速发展，其测量准确度已接近电位差计的水平。
实验目的Experimental purpose1．掌握电位差计的工作原理、结构、特点、和操作方法。
2．学会用电位差计校准电表。
实验原理Experimental principle1．电位差计的工作原理Principle of potentiometer本实验采用的UJ36a型直流电位差计，其工作原理如图1所示。
E为工作电源，Rp为工作电流调节电阻，被测量电动势的补偿电阻R和标准电池电动势补偿电阻R N组成的回路叫工作回路。
R N和标准电池E N以及转换开关K（标准）和晶体管放大检流计G组成校准回路。
R Q和被测电动势E x（或电压）以及转换开关K（未知）和G组成测量回路。
UJ36a型电位差计是利用补偿法原理，使被测电动势（或电压）与恒定的标准电动势相互比较，是一种高精度测量电动势的方法。
图1电位差计的工作原理图测量电压或电动势的步骤：1) 将K 扳向标准位置，调节Rp ，使流计指零，这时标准电池的电动势由电阻R N 上的电压降补偿。
用电位差计校准电表和测电阻
3．根据你自己设计的电路，及上一步中估算出的电阻元件的阻值范围，并能满足第1步中所说的“一一对应”的前提下，给出各电阻元件的确切阻值，以便在实验时取值。
（二）校准量程为50mA的电流表。
1．根据教材上所列实验仪器及提示，画出校准量程为50μA的电流表的电路图。要求，电流表（被校表）所测的电流能在0－50μA之间连续可调，与此同时，电位差计（标准表）的示值在0－171mV之间变化，即，在电流表所测电流与电位差计所测电压之间实现一一对应的关系。
数据表格：
教师签字：
月日
大学物理实验预习报告
姓名
实验班号
实验号
实验二十三用电位差计校准电表和测电阻
实验目的：
注：参考讲义
实验原理及仪器介绍：
1．预习UJ－31型直流电位差计的使用说明书。
2．写出实验方案
（一）校准量程为5V的电压表
1．根据教材上所列实验仪器及提示，画出校准量程为5V的电压表的电路图。要求，电压表（被校表）所测的电压能在0－5V之间连续可调，与此同时，电位差计（标准表）的示值在0－171mV之间变化，即，在电压表所测电压与电位差计所测电压之间实现一一对应的关系。
问题ห้องสมุดไป่ตู้：如何保证砝码从静止下落？
3．根据你自己设计的电路，在不超过电位差计的量程的前提下，给出标准电阻的取值范围。
（三）测未知电阻Rx（约1000Ω，1/4W）
1．根据教材上所列实验仪器及提示，画出测量未知电阻Rx的电路图。
2．若标准电阻R0和未知电阻Rx的额定功率都是1/4W，标准电阻R0的阻值应取为多大，才能保证其不被烧毁，并可以尽可能地提高测量的精度？
电位差计的使用与电表的校准
电位差计的使用与电动势的测量及自组电表与用电位差计校表设计性实验目录1、实验目的2、电势补偿的原理3、电势差计的设计原理及调整4、表头内阻的测量5、表头的改装设计6、自组表的校准7、误差分析一、实验目的1.了解直流电势差计的工作原理，学会它的调整及使用2.掌握直流电表的工作原理，并学会自己设计电压表或电流表3.学会一种测量表头内阻的方法4.了解直流电位差计的测量误差与不确定度5.学习电表的校准与定标, 及自组校表不确定度的分析返回二、电势补偿原理IG x E +_0E xE I 'IG+_+_返回普通测量补偿测量VxE NE 1K +-12KnR NR 0R BRxR G+-+-三、电位差计的设计原理及调整1.电势差计的设计原理+++---2.3~9.22.2~9.1-AB伏018.1伏110-伏210-伏310-伏410-伏510-伏610-电计标准1未知2未知粗粗细细微中短路1X 2X 断断N屏1K 2.电位差计的面版图及连线3.电位差计的调整与使用步骤1.线路连接及温度补偿2.检流计工作零点的调节3.电位差计工作电流的调节将K1置N, 按下“粗”键, 改变“粗”“中”旋钮,使检流计光标指零, 再按下“细”键,调节“中”“细”“微”旋钮使检流计光标指零4.未知电动势的测量将K1置X1(X2), 估计待测电动势的大小, 将测量旋钮置于接近的数值.按下“粗”键, 调整测量旋钮,使检流计光标指零.再按下“细”键, 重复刚才的过程,直到检流计光标指零, 从盘面的读出未知电动势四、表头内阻的确定为什么不能用万用表直接测量表头内阻表头内阻的测量电路万用表欧姆档的电流往往超过表头允许通过的电流, 会造成表头损坏1R RKEAmVR=0,调节R 1使表头满偏且mV=a 调节R,使表头刚好半偏, 且仍有mV=a 不变, 则有: R=Rg本实验要求：用实验室提供的仪器设计返回R五、自组电表的设计RgR AμI微安表头改装电压表微安表头改装电流表ggR V VR )1(-=gg R I I R 1/1-=AμgR 返回六、电表的校准和定标1R 2R 计U 校U 电表校准原理图校计U R R R U 212+=电压表校准时各物理量之间的关系式电表等级的确定–定标%100⨯=量程最大绝对误差等级正确的靠级原则: 仪表的等级必须涵括仪表的所有误差如果校准的是电流表，需要使用串联线路，同时增加一个标准电阻．此时普通电阻的作用是限制电路中的电流，而标准电阻两端的电压是Ｕ计，而流过标准电阻的电流则是用来与被校表作比较的．返回七、误差分析1、电势差计的测量不确定度2、电表校准的不确定度3、自组表的不确定度分析1、电势差计的测量不确定度电势差计的测量不确定都是由厂家给出的，可以由下式进行计算：VU u x )10110(3164--⨯+⨯=对于近年新出的仪器计算公式为)10(100lim x nU U a +±=∆3lim ∆=u 其中U n 是有效量程的基准值，规定为该量程中最大的10的整数幂.a 为直流电势差计准确度级别，U x 是标盘示值，即测量值。
5.3.1 电位差计校准电表实验简介
8.4 用电位差计校准电表【实验目的】1. 了解电位差计的工作原理及操作方法；2. 掌握校准电流表的方法；【设计要求及实验内容】1. 设计并连接校表电路；2. 设计校准电流表的操作步骤，画表格，记录数据；3. 绘制校准曲线并确定待测表的精度等级。
【主要实验器材】1. UJ31型电位差计、标准电池、检流计、直流稳压电源；2. 待测电流表、干电池、滑动变阻器。
【实验设计及操作提示】1. 校准电表的目的：电表经长期使用和保存，各元件参数就会发生变化（如电阻老化，磁性减弱，金属部分锈蚀等），转动部分（主要是轴尖和轴承）会发生磨损。
如果保存条件不善（如受潮），使用不当（如过负荷，运输受震等）都会损坏电表特性。
其准确度将降低，特别是在刻度读数产生相当大的偏差的情况下，实际上就不合使用要求，因此，对电表必须进行定期检查，对误差大者要及时检修，对误差小者可以校准后使用。
在实验室通常用箱式电位差计来加以校准，而作出校准曲线，以消除误差。
2. 校准电流表原理用一个高精度仪器与待测电流表测量同一个电流，通过比较其读数差值确定待测电流表的精度。
如果待测表的读数用I 示表示，标准表的读数用I 测表示，则偏差δI=I 测 - I 示。
调节电流I 示，使I 示由零逐步增大，中间取10~15个数据点（取整数），对于每个点，分别求出δI ，以I 示为横坐标，以δI 为纵坐标，用折线连接各点即为校准曲线（图1是一个校准曲线示意图）。
在这个曲线上找出误差的最大值max ||I δ，计算出电表的一个精度参数m |I |100ax δα=⨯量程，在国标表中查找α落在哪个区间内，确定出该电表的精度等级。
（国标表中规定，电表的精度分为：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。
）图1 校准曲线示意图本实验提供如下器件，同学们根据情况自己设计电路。
（注意：电位差计相当于高精度电压表）干电池(1.5V) 标准电阻(1Ω) 电位差计 滑动变阻器 待测电流表。
试验六十六电位差计校准电表和测电阻
实验六十六 电位差计校准电表和测电阻一 实验目的1． 训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。
2． 加深对补偿法测量原理的理解和运用。
二 实验要求1． 校准量限为7.5V 的电压表。
⑴令稳压电源在0～24V 间作连续可调输出，设计标准电压表的控制电路。
⑵根据电势差计和待校表的量限，选取适当的分压比和分压器总阻。
⑶作ΔU ～U 校准曲线（ΔU 为校准值与电压表示值之差），对待校表出质量评价。
2． 校准100mA 档直流电流表。
⑴令稳压电源作固定输出，设计校准电流表的控制电路，确定工作电源电压。
⑵要求控制电路的电流调节范围为适合被校电流表指示范围，选取适当的取样电阻和变阻器阻值。
⑶作ΔI ～I 校准曲线（ΔI 为标准值与电流表示值之差），对待校表作出质量评价。
3． 测定电阻值⑴令稳压电源固定输出为1.5V 。
设计测定待测电阻的控制电路。
若所用电势差计只有一组输入测量端，则应设计一个电路能对标准电阻和待测电阻的端电压作连续测量的控制电路。
⑵选择合适的测量条件：标准电阻值、控制电路的工作电流和变阻器阻值。
⑶测量次数少于6次，估算其标准误差。
三 实验仪器电势差计一套（包括标准电池、灵敏电流计、工作电源），直流稳压电源，分压器，标准电阻（若干），变阻器，待校电压表，待校电流表，待测电阻（约100Ω，W 41），开关，导线等。
四 实验提示1． 分压器和分压比不同型号的电势差计，测量范围各不相同，量程上限也有几十毫伏至几十伏的多种规格。
若配上分压器，A 、B 为电压输入端，其总阻值为，A 、C 为输出端，移动滑动头C ，可控制输出电压的大小。
O R 当C 在某一位置时，若令其分电阻为O AC i R m R R 1== 由串联电路特点可知mR R U U O i i 1== 则U m U i 1=式中1/m 称为分压比。
2． 在测定电阻值时，选择合的测量条件可由以下几方面考虑：（1） 电阻的相对误差NN x x N N N N x x x x U U U U R R U U U U R R E Δ+Δ=Δ+Δ+Δ=Δ=表示式，令0=NdU dE ，可选定标准电阻。
电位差计校准电表和测电阻率
大学物理实验报告专业班级：_______________姓名：___________________学号：___________________机电学院【实验目的】1. 理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。
2•能用电位差计测定电阻率。
3. 学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。
4. 掌握使用电位差计校准电表的方法。
5. 掌握电位差计的工作原理及使用方法。
【试验仪器】UJ-31型直流低电势电位差计、A219型直流检流计、BC9 a型饱和标准电池、游标卡尺、螺旋测微器、干电池盒(带干电池)、导线、带测电阻丝、电阻实验板等。
毫伏表，滑线变阻器，电阻箱，直流稳压电源等。
【实验原理】1•补偿法测电动势用电压表测量电源电动势EX，其实测量结果是端电压，不是电动势。
因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。
由于电源有内阻r，在电源内部不可避免地存在电位降I r，因而电压表的指示值只是电源端电压(U =EX -I r )的大小，它小于电动势。
显然，只有当1=0时，电源的端电压U才等于电动势EX。
在图1所示的电路中，EX是待测电源。
0E是电动势可调的电源，EX与0E 通过检流计并联在一起。
调节0E的大小，当检流计不偏转，即电路中没有电流时，两个电源的电动势大小相等，互为补偿，即EX =0E，电路达到平衡。
若已知平衡状态下0E的大小，就可以确定EX，这种测定电源电动势的方法，叫做补偿法。
2. 电位差计原理电位差计就是应用补偿法的原理将待测电动势与标准电势进行比较而进行测量的。
其原理如图2.7.2所示，它由两个回路组成，上部ERBAE 为工作回路，下部为补偿回路。
当有一恒定的工作电流I流过电阻R时，改变滑动头C、D的位置，就能改变C、D间的电位差VCD的大小，测量时把滑动头C、D两端的电压VCD引出与未知电动势进行比较。
为了使R中流过的电流是工作电流I，先将开关K接通DGENCD回路，根据标准电势EN的大小，选定C、D间的电阻为RN ，使：E N=I X R”⑴调节R改变工作回路中的电流，当检流计指零时，RN上的电位降恰与标准电势EN相等。
电位差计的使用与电表的校准.ppt
待测微安表示数 滑线变阻器阻值
电位差计读数（mV）
I表（µA）
R1（Ω） 增大过程
减小过程
平均值
测得电流 I标（µA）
修正值 C（µA）
9
待测量 R1 Rs US UA RA
次数
1 2 3
10
Es Es (20) 4.06 105 (t 20) 9.5107 (t 20)2
11
μA
Rs R1
注意：
在进行测量前，应根据实验室
提供的仪器设备的规格参数，
设计出合适的校准电流表的电
路图，要求设计的测量电路
应能满足流过电流表的电流在
0-100µA范围内变化的要求，
合理选择电阻Rs的阻值，使得 电阻Rs上的电压应≤170mV 以及流过电阻Rs的电流应小于 该电阻的额定电流。
写出相应的计算公式。
计指零，然后按下K2细钮，检流计有偏转，再调节 “II” 、
“III”，直至检流计指零，这时，I、II、III的读数再乘以相
应倍率之和就是待测电压值。
4
六.电位差计测量电动势
Ex
＋－
未知1
＋－
未知2
电位差计
如图连接电路图，按照电位差计操作步骤即可测出待测电源电动势。
5
七.电位差计测量电流
Rs
＋－
一、实验目的
1.了解电位差计的工作原理 2.学会用箱式电位差计测量电动势 3.学会用箱式电位差计测量电阻 4.学会用箱式电位差计校准微安表
0
二、电势补偿原理
I ＋－
Ex r Ur
V
U<E
普通测量
Ex
G
Es 补偿测量
当 Es＝Ex时， 电路无电流流过，检流计指零。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电位差计校准电流表机设二班 王晓亮201010310217[实验目的]1、了解补偿法测电动势的原理2、掌握电位差计测电动势的使用方法3、学习用电位差计校准电表的方法[实验原理]电位差计是电子测量中直接用来精密测量电动势或电位差的仪器。
也可用来间接测量电流、电阻和校准各种精密电表，有着广泛的用途。
电位差计是根据补偿原理将被测电动势与准确已知的标准电动势相比较而工作的。
1、补偿原理一定的电源具有一定的电动势，如果直接用伏特计接在电源的两极，测出来的将不是电动势，而是端电压，因为这时电路中有电流通过，根据全电路欧姆定律有：即 rI E V r I V E x x ⋅-=⋅+=图1 补偿法原理图式中r 为电源内阻，V 是伏特计的指示值，显然只有在待测电路中没有电流通过的条件下，测得的电源两极之间的端电压才是电源的电动势的准确值。
利用补偿法可以满足这种条件。
其原理如图1所示。
图中E x 是被测电动势，E s 是可调节电动势大小的标准电源。
两个电源通过检流计G 对接在一起。
调节电动势E s 的大小，使回路中检流计指针指示为零（即回路电流为零），则E x 与E s 的电动势大小相等，则有E x =E s 。
此时称电路达到平衡。
知道了平衡状态下E s 的大小，就可以确定被测电动势E x 的值了，这种测定电源电动势的方法叫补偿法。
利用补偿法制成的测量电位差（或电动势）的仪器就叫做电位差计。
2、电位差计的工作原理电位差计的原理线路如图2所示。
其中E s 为标准电池，E x 为被测电源，E 是工作电源，G 是检流计。
由工作电源E ，电阻R 、R 1及R n 串联组成的电路称为辅助电路（R －R s －R n －E ）。
调节R n 可改变电路的工作电流。
使用电位差计可分两个步骤。
（1）校准工作电流根据标准电池E s 的电动势调节工作电流，将开关K 置于“1”位置，则E s ，G ，R s 形成补偿电路（E s －K －G －R s －E s ），调节R n 使辅助电路的工作电流I 为某值时，使R s 两端的电压与标准电池的电动势E s 相补偿，检流计G 中无电池通过，此时有E s =IR s ，即辅助回路（E －R －R s －R n －E ）中的电流I 达标准化，ss R E I = （2）测量未知电动势将开关K 合在“2”位置，此时待测电动势为E x ，检流计G 与R 上的R x 段构成待测补偿电路（E x－R x －G －K －E x ），当调节电阻R 上的C 点位置再次使检流计G 指针指零，此时有x ss x x R R E IR E == （1） 这里的电流I 就是前面经过标准化的工作电流，从上式可知，如果E s 、R s 均为准确已知值，则被测电动势E x 的大小，在电流标准化的基础上，在电阻为R x 的位置上可以直接标出与IR x 对应的电动势（电压）值。
也就是说，调节R x 的值使检流计指示为零时，电位差计达到平衡。
这时即为被测电动势（电压）的测量值。
在测量过程中，为了避免工作电源E 不稳定所造成的影响。
在每次测量前，必须用上述校准电路标准工作流后，才能进行测量。
用电位差计测量电位差（或电动势）的优点是：（1）准确度高。
因其电阻R s ，R x 和校准电池都很准确，检流计灵敏度高，电源稳定，故可以作为标准仪器来校准电表。
（2）灵敏度高，可测小电压。
（3）内阻高，不影响待测电路，因为用伏特计测量电位差时，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变被测电路的工作状态，伏特计内阻越低，这种影响就越大。
而用电位差计测量时，补偿回路中电流为零，故可测出电源电动势。
（4）能测出一切直接电学量（可转化为电压来测）[实验仪器]UJ31型电位差计，标准电池，标准电阻，滑线变阻器，检流计，直流稳压电源，甲电池，微安表，开关等。
1、标准电池标准电池是用汞—镉电醇液化学溶液配制而成，而极为汞和镉汞齐，其电动势很稳定，但随温度略有变化，在室温为20℃时，电动势为E 20=1.0186V在其它温度下其电动势可按下式（我国部颁标准）计算：E t = E 20－[39.9(t －20)+0.929(t －20)2－0.0090(t －20)3+0.00006(t －20)4×10-6]V使用标准电池应注意下面两点：（1）标准电池不能作电源使用，不允许通过的电流大于几微安，严格禁止用伏特表直接测量标准电池端电压，否则将使电动势下降，失去标准值。
（2）由于标准电池是化学溶液配制而成，因此不能倾斜或震动，更不可倒置，否则会使电池内部结构受到破坏。
2、UJ31型电位差计这是一种低电势直流电位差计，其面板如图3所示。
各端钮、旋钮及读数盘的用法说明如下：（1）接线端钮有5组，分别接标准电池（“标准”端钮），检流计（“检流计”端钮），电位差计工作电源（“5.7~6.4”端钮）以及待测电压（“未知1”，“未知2”端组钮），两组未知端钮可相继测未知电压（或电动势）。
图2 电位差计原理图（2）可变电阻“R n ”分为“粗”、“中”、“细”用来调节辅助电路的工作电流（即标准电流）。
（3）“R s ”为标准电池电动势的补偿电阻。
电于标准电池电动势随温度有微小变化，为保证电位差计中有固定的工作电流，在实验时，调节R s 来补偿不同温度时的电动势的大小。
（4）“K 1”为量程转换开关，是用来改变测量回路中电流的。
当K 1指在“×1”时，测量范围为0~17.1mv ，分度值为1μV （游标可指示0.1μV ）；当K 1指在“×10”时，测量范围为0~171mV ，分度值为10μV （游标可指示到1μV ），K 1位于“×1”与“×10”的中间“断”位，即切断工作电源。
（5）“K 2”为测量转换开关。
当标准工作电流时，将K 2指在“标准”位置，进行测量时将K 2指在“未知1”或“未知2”位置。
（6）电阻R 上的Rx 段的电压是由3个读数转盘（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的示值读得的。
当调节测量盘使测量回路中Rx 间的电压与被测电动势补偿时，3个测量盘上所指示的读数之和即为被测电动势或电位差，测量盘（III ）旁装有游标A ，以提高读数精度。
（7）“K 3”为3个按键开关“粗”、“细”，“短路”，当按下检流计时回路才接通。
不论标准工作电流或测量电压时，必须应先按“粗”键（检流计串接一只保护电阻，防止电流过大）调R n （或R x ）使检流计指针接近零点。
然后再按“细”键，再调R n （或R x ）使检流计指针指示为零点不动，才算调好电位差计的平衡。
如果检流计指针有剧烈摆动或不停的晃动，可在零点附近时按“短路”键使它停止晃动（用跃接法）。
[实验内容]用电位差计校准微安表（1）按图4连接实验测量线路。
图中E 为电源（1.5V 甲电池），R H 和R A 为分压器和限流器的调节变阻器，用以调节微安表的电流值，开始时，两个变阻器的滑动端都要置于安全位置（哪一端？）R N 是标准电阻，由电位差计测出R N 两端的电位差V N ，可知回路的电流NN N R V I ，与微安表的电流值读数相比较，其差值（I －I N ）即为微安表在电流值的绝对误差，而（I －I N ）为该点的标准值。
（2）将电位差计的测量转换旋钮K 2置于“断”，量程转换旋钮K 1置于“×1”档（或“×10”档，要视被测电压大小而定），分别接上标准电池，检流计，工作电流和被测电压。
表1 测量数据表 R N = （Ω）微安表电流示值（μA ）20 40 60 80 100 标准电阻R N 上电压V N （mV ） 1 2平均标准电流值(),()N N N V I A R μ（3）根据温度修正公式计算出标准电池的电动势E s 的值，调补偿电阻R s 的示值为此值。
经指导教师检查线路后，接通电源。
（4）校准工作电流：先调准检流计的机械零点后，将K 2旋至“标准”档，调R n1和R n2为适当位置，按下K 3“粗”按键，调节R n1、R n2、R n3使检流计指针指零，再按K 3“细”按键，用R n3精确调节检流计指零，注意出现检流计剧烈震动或震动过快，松开“粗”或“细”，用跃接法按“短路”键使检流计指针回复到零后再继续调节。
（5）进行测量：把K 2旋至“未知1”（或“未知2”），根据标准电阻R N 的大小和通过的电流值估算出电压值，确定K 1是置“×1”或“×10”的档。
合上开关K ，调节R H 和R A 使微安表指示为20μA ，按下K 3“粗”调节测量盘I 、II 、III ，使检流计指针指零，再按K 3“细”键，精确调节测量盘III 使检流计稳定在零点，此时测量盘I 、II 、III 的读数之和乘以相应的倍率即为被测的R N 上的电压V N 。
（6）调节R H 和R A 使微安表依次为40，60，80，100μA ，测出标准电阻R N 上相应的电压V N —系列值，由100μA 逐次再降为80，60，40，20μA 。
测出相应的电压值（测量步骤同（5）），将测量数据填入表1。
[数据处理]1、记录数据填入表1中，由式NN N R V I =计算出校准的电流值。
表1测量数据表 R N = （Ω）2、由测得的数据，计算微安表的各校准刻度的标准值ΔI ，以微安表的示值I 为横坐标，校准值ΔI 为纵坐标，画出ΔI~I 校正曲线。
3、计算误差。
在温度为15~25℃时电位差计仪器的允许基本误差为b V a x +≤∆%，式中a 为准确度级别，V N 为测量盘示值，b 为常数，其值与量程准确度级别有关。
UJ31型电位差计的a = 0.05，b =1.3×10-6V （“×10”档）或b = 1.3×10-7V （“×1”档）分别计算出不同V N 测量误差。
[思考题]1、使用电位差计必须先接通辅助回路，然后再接补偿回路，断电时须先断开补偿回路，再断开辅助回路，为什么？2为什么电位差计可以准确地测出动势？3用电位差计测量电动势，接通电路后，将转换开关倒向“标准”电池Es 或未知电池E x 时，无论怎样调节也不能使检流计为零，只向一个方向偏转，试分析有哪些可能原因？。