402,403 电位差计测温差电动势
用电位差计测量电动势
1 3
【实验仪器】
标准电池
ES (t) ES (20) 4(t 20) 105 (t 20)2 106 (V ) 在室温+20℃时，ES (20) =1.0186V
【实验内容与步骤】
1．在关闭 电源、断开 开关的情况 下连接电路；
注意： 工作电源、 标准电池和 待测电池一 定要正极对 正极、负极 对负极。
【实验原理】
3．电位差计的电路及原理
比较法测电动势（前提：保证工作回路电流Ι不变）。
待测电动势补偿回路达到补偿时：
UCD Ex I r0 Lx
（1）
标准电池补偿回路达到补偿时：
UCD ES I r0 LS
（2）
其中Ex（待测电池的电动势）未知，ES （标准电池的 电动势）已知。 Lx为CD间长度， LS为C′D′间长度，均 可测量。 r0为A、B间电阻丝单位长度的阻值。
一般方法在测量电池电动势e时一般是在电池两端并联上伏特表此时在电阻r两端加电压接通开关s调节cd间电压此电压在回路中与e反向起补偿作用使检流计g中无电流指针不偏转此时ecd测量此时ucd即为待测电动势
用电位差计测量电动势
基础物理实验中心
【实验简介】
用电压表直接测量电源电动势，由 于电源内阻产生电压降而使结果偏小。 本实验通过电位差计来测量未知电动势， 采用两种基本测量方法——补偿法和比 较法，从而解决了测量不准的问题。该 方法的优点是测量精密度高、测量范围 宽广。
【思考题】
1．调节电位差计达到补偿状态的必要条件是
什么？（提示：E与ES、Ex之间的极性有什么
要求？） 2．电位差计在使用前为什么要进行校准？如 何进行校准？ 3．在用线式电位差计测量未知电动势时，电 路接通后，检流计只向一个方向偏转，无法达 到补偿，分析此故障的原因，并提出排除故障 的方法。
温差电动势
同时，注意温度计，每到△ti =(ti－t0)为5的整数倍时，就记录一次热电偶的热端温度ti和温差电
动势Ex值；（即从t0开始，温度每升高5℃，就记录一组温度、电动势数据；）
注意：
1）Ex值等于读数盘Rk的“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”读数和； 2）不要让“Ⅲ”盘的游标0点指到“Ⅲ”盘的刻度缺口，此时检流计是断路。 3）“Ⅲ”盘“100”刻线之后，还有5条刻线，是用于游标读数的；如果 “Ⅲ”盘主尺读数超出第100刻线，不读这几条刻线，而是将“Ⅲ”盘调到0 附近，同时将“Ⅱ”盘读数向高位进一位； 4）如果没有记录到要求的温度下的Ex值，可在旁边补点，比如漏测25℃ 的Ex值，可补26℃的Ex值。也可在最后补几个点； 5）要连续记录6组满足条件的ti和Ex值。 方法：为防止错过读数时间，可以每当温度距离测量点温度值差2 度时，关掉电炉的电源，边看温度计，边调电位差计，读数后，再开始 加温；
5、实验结束时：
1) 将S2指示在“断”的位置上。
2) 松开检流计开关S1的“粗”、“细”按钮。 3) 按照规定方法拆线，一根线的两头都拆掉以后，再拆另一根。尤其是
标准电池；
4）工作电源E、检流计、电炉关掉开关；（新电位差计断掉开关；） 注意事项：
1）本实验用到220V交流电源及电炉，要注意安全。
3. “校准”工作电流： 1）开关S2旋至“标准”位置。
2）断续按下S1的“粗”按钮，依次调节工作电流调节盘Rp的Rn1（粗）、Rn2（中）、Rn3（细），
即粗、中、细三个可调电阻，使检流计指零。 3) 按下S1的“细”按钮，依次调节Rn1（粗）、Rn2（中）、Rn3（细），使检流计精确指零。 4. 测量温差电动势：
（2）其他设备： 1）标准电池的使用： 标准电池必须正立，不能摇动、振动或倾斜超过30°。
实验报告-温差电动势的测量
大学物理实验报告实验3-7 温差电动势的测量一、实验目的：测量热电偶的温差电动势。
二、实验器材：UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式验流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、带温度显示的水浴锅、保温杯。
三、实验原理：1、热电偶两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A、B处于不同温度T0和T，则在两接点A、B间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。
温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差（T-T0）。
电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为ε =C（T-T）式中C为热电偶常数(或称温差系数），等于温差1℃的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。
热电偶可制成温度计。
为此，先将T0固定用实验方法确定热电偶的ε-T关系，称为定标。
定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。
与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量范围大（-200～2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和A/D变换等一系列优点。
2、电位差计电位差计时准确测量电势差的仪器，其精度很高。
用伏特表测量电动势x E，伏特表读数为U=x E-IR，其中R为伏特表内阻。
由于U<x E,故用伏特表不能准确测量电动势。
只有当I=0时，端电压U才等于电动势x E。
如图，如果两个电动势相等，则电路中没有电流通过，I=0，N E =xE 。
如果NE 是标准电池，则利用这种互相抵消的方法就能准确地测量被测的电动势x E ，这种方法称为补偿法，电位差计就是基于这种补偿原理而设计的。
在实际的电位差中，NE 必须大小可调，且电压很稳定。
电位差计的工作原理如图所示，其中外接电源E 、制流电阻P R 和精密电阻AB R 串联成一闭合电路，称为辅助回路。
当有一恒定的标准电流oI 流过电阻AB R 时，改变ABR 上两滑动头C 、D 的位置就能改变C 、D 间的电位差CDV 的大小。
用电位差计测电动势和电压
§3.4 用电位差计测电动势和电压【预习重点】1.电位差计的工作原理。
2.电位差计的校正和使用方法。
【实验目的】1.掌握电位差计的工作原理，学会其使用方法。
2.测量干电池的电动势。
3.测量电阻值。
【实验原理】一、补偿法测电动势用电压表测量电源电动势E X ，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 =E X -I r ）的大小，它小于电动势。
显然，只有当I=0时，电源的端电压U 才等于电动势E X 。
怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢？在图3.4.1所示的电路中，E X 是待测电源。
0E 是电动势可调的电源，E X 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E X =0E ，电路达到平衡。
若已知平衡状态下0E 的大小，就可以确定E X ，这种测定电源电动势的方法，叫做补偿法。
图3.4.1补偿法原理图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3.4.2所示，它由两个回路组成，上部ERBAE 为工作回路，下部DGE N CD （或 D GEXC D '''）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V CD 的大小，测量时把滑动头C 、D 两端的电压V CD 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DGE N CD 回路，根据标准电势E N 的大小，选定C 、D 间的电阻为R N ，使E N = I R N （3.4.1）调节R 改变工作回路中的电流，当检流计指零时，R N 上的电位降恰与标准电势E N 相等。
温差电动势的测量
温差电动势的测量热电偶是一种应用十分广泛的温度传感器，它可以测量微小的温度变化，并广泛的应用于非电量的电测。
例如，由热电偶制成的热电偶湿度计已广泛应用于农业科学中植物水势的测定和渗透势的测定。
因此，了解热电偶十分必要。
本实验介绍热电偶的原理与温差电动势的测量方法。
一、实验目的1. 了解电位差计的工作原理，学会用箱式电位差计测量热电偶的温差电动势。
2. 学会用数字电压表测量热电偶的温差电动势。
3. 了解热电偶的测温原理和方法。
4. 学会使用光点式或数字式检流计。
二、实验仪器UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式检流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、保温杯。
三、实验原理1．热电偶两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A、B处于不同温度t0和t，则在两接点A、B间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。
这样由两种不同金属构成的组合，称为温差电偶，或热电偶。
热电偶是一种常用的热电传感器，利用它可以测量微小的温度变化。
温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差(t－t0)。
电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为：ε＝C（t－t0）式中C为热电偶常数（或称温差系数），等于温差1℃时的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。
例如，常用的铜-康铜电偶的C值为4.26×10-2mV/K，而铂铑-铂电偶的C值为6.43×10-3mV/K。
热电偶可制成温度计。
为此，先将t0固定（例如放在冰水混合物中），用实验方法确定热电偶的ε-t关系，称为定标。
定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。
与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量温度范围大（－200℃~2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和A／D变换等一系列优点。
2．数字电压表测量温差电动势由于数字式电压表的精度和准确度都很好，温差电动势的测量也可以采用数字电压表。
实验报告-温差电动势的测量
实验报告-温差电动势的测量大学物理实验报告实验3-7 温差电动势的测量一、实验目的：测量热电偶的温差电动势。
二、实验器材：UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式验流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、带温度显示的水浴锅、保温杯。
三、实验原理：1、热电偶两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A、B处于不同温度T0和T，则在两接点A、B间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。
温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差（T-T0）。
电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为ε =C（T-T0）式中C为热电偶常数(或称温差系数），等于温差1℃的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。
热电偶可制成温度计。
为此，先将T0固定用实验方法确定热电偶的ε-T关系，称为定标。
定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。
与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量范围大（-200～2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和A/D变换等一系列优点。
2、电位差计电位差计时准确测量电势差的仪器，其精度很高。
用伏特表测量电动势x E，伏特表读数为U=x E-IR，其中R为伏特表内阻。
由于U<x E,故用伏特表不能准确测量电动势。
只有当I=0时，端电压U才等于电动势x E。
降温电动势 /mV五、数据记录：表3-7-1 测量数据表六、数据处理1、利用最小二乘法定出温差系数C 。
根据表3-7-1 测量数据表的数据，作图有：由上图可知，热电偶的温差系数为C=4.34×10-2mV/K 热电偶的ε-T 关系为ε为ε=4.34×10-2T-13.186 （1）热端温度T /℃ 61 65 69 73验证组77 81 验证组85 897583 开尔文温标T/K 334 338 342 346 348 350 354 356 358 362 降温电动势ε/mV1.29 1.47 1.66 1.82 1.90 1.98 2.15 2.25 2.35 2.512、ε-T 关系的验证。
用电位差计测热电偶的电动势
2、电位差计的工作原理
通过前面给出的简单例子中的电路实际上无法完成测量工作 如何让EN可变？ 如何解决EN不能通过较大电流的问题？ 为了解决上面的问题，采用下面的电路
通过调节旋钮开关K2可以分别将“标准回路”和“待测回路”与电位差计工作电源E相连，形成2个补偿电路。
电位差计的测量准确度可达到99.99%或更高，可以用来精确测量电动势、电位差、电流、电阻、温度、压力、位移和速度等物理量，在生产检测和科学实验中得到了广泛的应用。
二、背景介绍
电位差计的工作原理
补偿法原理
热电偶
要求从三个方面来掌握
三、实验原理
1、补偿法原理
补偿法原理图
电位补偿法又称比较法，是通过将未知电动势与已知的标准电动势进行比较从而得到未知电动势值的测量方法。 按照图示将2个电动势对接 当2个电动势相等时，无电流 优点 因为没有电路中附加电阻的分压作用，测量较精确
【难点】工作电流标准化的调节
一、实验目的
电位差和电动势是电学实验中经常碰到的物理量，对它们的值进行测量时，一般情况下都是使用伏特表，但由于测量支路的分流作用，这样测出的电位差并不是用电元件上电位差的真实值。若能使测量支路上的电流为零，就能得到准确的结果。电位差计就是根据这个原理设计的。
电位差计是采用补偿法测量电位差或电动势的一种仪器。它通过将未知电势与电位差计上的已知电势相比较，此时被测的未知电压回路上没有电流，测量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。
T1
T2
热电偶示意图
1
2
α 为温差系数
四、实验仪器
烧杯、温度计、热电偶
电位差计测电动势
实验4—14 电位差计测电动势电位差计是精密测量中应用最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。
【实验目的】1. 掌握电位差计的工作原理和结构特点。
2. 学习用线式电位差计测量电动势。
【实验原理】若将电压表并联到电池两端，就有电流I 通过电池内部。
由于电池有内电阻r ，在电池内部不可避免地存在电位降落r I ，因而电压表的指示值只是电池端电压r V E I =-的大小。
只有当I =0时，电池两端的电压才等于电动势。
采用补偿法，可以使电池内部没有电流通过，这时测定电池两端的电压即为电池电动势。
如图4-14-1所示，按通K 1后，有电流I 通过电阻丝AB ，并在电阻丝上产生电压降R I 。
如果再接通K 2，可能出现三种情况：1. 当x CD E V >时，G 中有自右向左流动的电流（指针偏向右侧）。
2. 当x CD E V <时，G 中有自左向右流动的电流（指针偏向左侧）。
3. 当x CD E V =时，G 中无电流，指针不偏转。
将这种情形称为电位差计处于补偿状态，或者说待测电路得到了补偿。
在补偿状态时，x CD E IR =。
设每单位长度电阻丝的电阻为0r ，CD 段电阻丝的长度为x L ，于是x x L Ir E 0= (4-14-1)将保持可变电阻n R 及稳压电源E 输出电压不变，即保持工作电流I 不变，再用一个电动势为s E 的标准电池替换图中的x E ，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s L ，则''0s C D s E IR Ir L == （4-14-2）将（4-14-1）和（4-14-2）式相比得到图4-14-1大学物理实验114 sxsx L L E E （4-14-3） （4-14-3）式表明，待测电池的电动势x E 可用标准电池的电动势s E 和在同一工作电流下电位差计处于补偿状态时测得的x L 和s L 值来确定。
电位差计测电动势
电位差计测电动势电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。
在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。
线式电位差计是一种教学型板式电位差计，通过它的解剖式结构，可以更好地学习和掌握电位差计的基本工作原理和操作方法。
【实验目的】1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计；2. 理解电位差计的工作原理－－补偿原理；3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法；4. 熟悉指针式检流计的使用方法。
【实验仪器】•• 板式电位差计、检流计、滑线变阻器、电阻箱、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀开关、单刀（双刀）双掷开关图1电位差计实物图【实验原理】电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。
如果直接用电压表测量电源电动势，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0r ，在电源内部不可避免地存在电位降0Ir ，因而电压表的指示值只是电源的端电压（0Ir E U -=）的大小，它小于电动势。
显然，为了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I 为零。
此时，电源的端电压U 才等于其电动势E 。
怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢？1. 补偿原理•• 如图2所示，把电动势分别为s E 、x E 和检流计G 联成闭合回路。
当s E <x E 时，电流方向如图所示，检流计指针偏向一边。
当s E >x E 时，电流方向与图示方向相反，检流计指针偏向另一边。
只有当x E E s =时，回路中才没有电流，此时i ＝0，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。
反过来说，若i ＝0，则x E E s =。
图2 补偿电路2. 电位差计的工作原理如图3所示，AB 为一根粗细均匀的电阻丝，它与滑线变阻器p R 及工作电源E 、电源开关1K 组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流0I ；由待测电源x E 、检流计G 、电阻丝CD 构成的回路D K CG E 2x 称为测量回路;由标准电源s E 、检流计G 、电阻丝CD 构成的回路D K CG E 2s 称为定标（或校准）回路。
实验报告-温差电动势的测量
实验报告-温差电动势的测量大学物理实验报告实验3-7 温差电动势的测量一、实验目的：测量热电偶的温差电动势。
二、实验器材：UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式验流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、带温度显示的水浴锅、保温杯。
三、实验原理：1、热电偶两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A、B处于不同温度T0和T，则在两接点A、B间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。
温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差（T-T0）。
电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为ε =C（T-T0）式中C为热电偶常数(或称温差系数），等于温差1℃的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。
热电偶可制成温度计。
为此，先将T0固定用实验方法确定热电偶的ε-T关系，称为定标。
定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。
与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量范围大（-200～2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和A/D变换等一系列优点。
2、电位差计电位差计时准确测量电势差的仪器，其精度很高。
用伏特表测量电动势x E，伏特表读数为U=x E-IR，其中R为伏特表内阻。
由于U<x E,故用伏特表不能准确测量电动势。
只有当I=0时，端电压U才等于电动势x E。
降温电动势 /mV五、数据记录：表3-7-1 测量数据表六、数据处理1、利用最小二乘法定出温差系数C 。
根据表3-7-1 测量数据表的数据，作图有：由上图可知，热电偶的温差系数为C=4.34×10-2mV/K 热电偶的ε-T 关系为ε为ε=4.34×10-2T-13.186 （1）热端温度T /℃ 61 65 69 73验证组77 81 验证组85 897583 开尔文温标T/K 334 338 342 346 348 350 354 356 358 362 降温电动势ε/mV1.29 1.47 1.66 1.82 1.90 1.98 2.15 2.25 2.35 2.512、ε-T 关系的验证。
用电位差计测量电动势
4.11 用电位差计测量电动势实验简介用电位差计测电压，是将未知电压与电位差计上的一直流电压相比较。
它不象伏特计那样需要从待测电路中分流，因而不干扰待测电路，测量结果仅仅依赖准确度极高的标准电池、标准电阻和高灵敏度的检流计。
它的准确度可以达到01.0%或更高，是精密测量中应用最广泛的仪器之一。
它不但可以精确地测定电压、电动势、电流和电阻等，还可以用来校准电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的测量中也占有重要的地位。
实验目的1.了解电位差计的结构、工作原理及操作方法；2.学会测量电动势的一种方法。
实验原理一．电位差计的线路原理。
如果要测未知电动势x E ，原则上可按图4.11-1连接电路，其中0E 是可调电压的电源。
调节0E ，使检流计指零，这就表示在回路中两电源（0E 、x E ）的电动势必然是方向相反，大小相等，故数值上有0x E E这时称电路达到补偿，如果 0E 的数值已知，则x E 即可求出。
据此原理构成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。
可见，构成电位差计需要一个0E ，而且它要满足两个要求：（1）它的大小易于调节，使0E 能够和x E 补偿；（2）它的电压很稳定，并能读出准确的伏特数。
在实际的电位差计中，0E 是通过下面的方法（图4.11-2）得到的：电源E 、限流电阻'R 和精密电阻ab R 串联成一闭合回路，称为辅助回路，当有一恒定的标准电流0I 流过电阻ab R 时，改变ab R 上两滑动头C 、D 的位置，就能改变C 、D 间的电位差cd V 的大小，cd V 正比于电阻ab R 中C 、D 之间那部分的电阻值，由于测量时必须保证0I 恒定不变，所以实际电位差计都根据0I 的大小把阻值转换成电压刻度标在仪器上。
cd V 相当于上面所要求的“0E ”。
测量时把滑动头C 、D 两端的电压cd V 引出与未知电动势x E 进行比较，x x E CDGE 或（''s s E C D GE ）称为补偿回路。
温差电动势的测量实验报告
一、实验名称： 温差电动势的测量二、实验目的：测量热电偶的温差电动势。
三、实验器材：UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式验流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、带温度显示的水浴锅、保温杯。
四、实验原理：1、热电偶两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A 、B 处于不同温度0t 和t ，则在两接点A 、B 间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。
温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差0()t t -。
电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为 0()C t t ε=-式中C 为热电偶常数(或称温差系数），等于温差1℃的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。
热电偶可制成温度计。
为此，先将0t 固定用实验方法确定热电偶的t ε-关系，称为定标。
定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。
与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量范围大（-200～2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和A/D 变换等一系列优点。
2、电位差计电位差计时准确测量电势差的仪器，其精度很高。
用伏特表测量电动势x E 时，伏特表读数为x U E IR =-，其中R 为伏特表内阻。
由于U<x E ,故用伏特表不能准确测量电动势。
只有当0I =时，端电压U 才等于电动势x E 。
如图，如果两个电动势相等，则电路中没有电流通过，0I =，N x E E =。
如果N E 是标准电池，则利用这种互相抵消的方法就能准确地测量被测的电动势x E ，这种方法称为补偿法，电位差计就是基于这种补偿原理而设计的。
在实际的电位差中，N E 必须大小可调，且电压很稳定。
电位差计的工作原理如图所示，其中外接电源E 、制流电阻p R 和精密电阻AB R 串联成一闭合电路，称为辅助回路。
当有一恒定的标准电流0I 流过电阻AB R 时，改变AB R 上两滑动头C 、D 的位置就能改变C 、D间的电位差CD V 的大小。
用电位差计测电动势实验报告
用电位差计测电动势实验报告篇一：十一线电位差计测电动势(实验报告)大学物理实验报告实验名称电位差计测量电动势实验日期实验人员【实验目的】1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计；2. 理解电位差计的工作原理——补偿原理；3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法；4. 熟悉指针式检流计的使用方法。
【实验仪器】11线板式电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、保护电路组【实验原理】电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。
如果直接用电压表测量电源电动势，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r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0）的大小，它小于电动势。
显然，为了等于其电动势E。
1. 补偿原理?? 如图1所示，把电动势分别为ES 、EX和检流计G 联成闭合回路。
当ES EX时，检流计指针偏向另一边。
只有当ES = EX时，回路中才没有电流，此时I＝0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。
反过来说，若I＝0 ，则ES = EX。
能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。
此时，电源的端电压U才图1 补偿电路2. 十一线电位差计的工作原理如图2所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流I0；由待测电源EX、检流计G、电阻丝CD构成的回路称为测量回路;由标准电源ES、检流计G、电阻丝CD 构成的回路称为定标（或校准）回路。
调节总电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差U0的大小。
C、D为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差（或电动势补偿）。
—第 1 页共 3 页—图2 电位差计原理图1) 预设当直流电源接通，K2既不与ES接通、又不与EX接通时，流过AB的电流I0和CD两端的电压分别为I0?ER?RAB（1）UCD?UC?UD?检流计G。
用电位差计测量电动势
1.按图3-10-4联好电路做实验时，有时不管如何调动a头和b头，检流计G的指针总指零，或总不指零，两种情况的可能原因各有哪些?答：总指零的原因：测量回路断路。
总不指零的原因：① E和E x极性不对顶；②工作回路断路；③R AB上的全部电压降小于E S，E x二者中小的一个。
2. 用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图3-10-6所示，假定工作电池E＞Ex，测试过程中Rc调好后不再变动，Rx是个准确度很高的电阻箱。
R是一根均匀的电阻丝。
L1、L2分别为Kx断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长度。
试证明电池Ex的内阻r=[(L1-L2)/L2]R x(R x为已知)。
证明：设A为R上单位长度的电位差，V x为K2的端电压，则有：E x=AL1(1) V x=AL2(2)而代入（2）式得:Rx / ( r + Rx )Ex =AL2 (3)式除(3)式，整理后得：r =[(L1 - L2) / L2] R x(1)4. 如图3-10-4所示的电位差计，由A到B是11m长的电阻丝，若设a=0.1V/m，11m长的电压降是1.1V，用它测仅几毫伏的温差电动势，误差太大。
为了减少误差，采用图3-10-8所示电路。
图3-10-8是将11m长的电阻丝AB上串接了两个较大的电阻R1和R2。
若AB的总电阻已知为r, 且R1、R2、r上的总电压为1.1V，并设计AB(11m)电阻丝上的a=0.1mV/m，试问R1+R2的电阻值应取多少? 若标准电池E0的电动势为1.0186V，则R1可取的最大值和最小值分别为多少(用线电阻r表示)?答：① 由于电位差计单位长度电阻线的电位差为a，则电阻线AB上的电位差V AB=11a＝1.1mV，而回路电流应为I =V AB/r。
另一方面，由于I(R1+R2+r)=1.1V，所以(V AB/r)(R1+R2+r)= 1.1V, 即V AB[ (R1+R2)/r +1]= 1.1V。
温差电动势的测量实验报告【范本模板】
一、实验名称： 温差电动势的测量二、实验目的:测量热电偶的温差电动势。
三、实验器材:UJ ３１型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式验流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、带温度显示的水浴锅、保温杯。
四、实验原理：１、热电偶两种不同金属组成一闭合回路时,若两个接点A 、B 处于不同温度0t 和t ，则在两接点A 、B 间产生电动势,称为温差电动势,这种现象称为温差现象。
温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差0()t t -。
电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为 0()C t t ε=-式中C 为热电偶常数（或称温差系数），等于温差1℃的电动势,其大小决定于组成热电偶的材料。
热电偶可制成温度计。
为此,先将0t 固定用实验方法确定热电偶的t ε-关系，称为定标。
定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。
与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量范围大(—２00~2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和Ａ/D 变换等一系列优点。
2、电位差计电位差计时准确测量电势差的仪器,其精度很高。
用伏特表测量电动势x E 时,伏特表读数为x U E IR =-,其中R 为伏特表内阻.由于U 〈x E ,故用伏特表不能准确测量电动势。
只有当0I =时,端电压U 才等于电动势x E 。
如图,如果两个电动势相等,则电路中没有电流通过,0I =,N x E E =。
如果N E 是标准电池,则利用这种互相抵消的方法就能准确地测量被测的电动势x E ，这种方法称为补偿法,电位差计就是基于这种补偿原理而设计的。
在实际的电位差中，N E 必须大小可调，且电压很稳定.电位差计的工作原理如图所示，其中外接电源E 、制流电阻p R 和精密电阻AB R 串联成一闭合电路,称为辅助回路.当有一恒定的标准电流0I 流过电阻AB R 时，改变AB R 上两滑动头C 、D 的位置就能改变C 、Ｄ间的电位差CD V 的大小．由于测量时应保证0I 恒定不变，所以在实际的电位差计中都把滑动头Ｃ、Ｄ两端的电压CD V 引出与未知电动势x E 进行比较。
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电阻 (k)
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记录表 4．铂电阻 PT100 电阻—温度特性数据记录 室温
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温度 (C)
电阻 (k)
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温度 (C)
电阻 (k)
C
Байду номын сангаас
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C
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记录表 5. 热电偶测量数据记录：
两边取对数，则有：
ln R T
B
1 T
ln A
（4）
ln
R
T
与
1 T
成线性关系，在实验中测得各个温度
T 的 R T 值后，即可通过作图求出 B 和 A 值，代入（3）式，即可得到 R T 的表达式。式中 R T 为在温度 T(K) 时的电阻值 () ， A 为在某温度时的电阻值 () ， B 为常数 (K) ，其
线。
4、测量 Pt100 铂电阻在不同温度下的电阻值变化，并将所测的对应数据作出 R T ~ t 曲
线。 5、热电偶温差电动势的测量。
【实验步骤】 实验内容 1～4 可利用 FB203 型多档恒流智能控温实验仪与 QJ23 型单臂电桥来进
行。实验内容 5 利用 FB203 型多档恒流智能控温实验仪与 UJ31 型直流电位差计来进行。
值与半导体材料的成分和制造方法有关。图 1 表示了热敏电阻与普通电阻的不同温度特性。 根据上述原理的分析，要了解和研究热电阻类型的温度传感器特性，只要具备能使温度传
感器随温度变化而同时能测量其电阻值变化的装置即可。
2．热电偶测温原理：
热电偶亦称温差电偶，是由 A, B 两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成
1、熟悉 UJ 31 型电位差计操作方法，掌握测量电动势的基本要领。
2、根据图 6 所示用专用导线将加热装置（加热炉）上的相应插口与 UJ31 型直流电位 差计连接。
图 6 热电偶温差电动势测量接线图 3、铜—康铜热电偶的测温端已固定在加热炉内的铜块上，冷端（自由端）插入杜瓦瓶
内的冰水混合物中，确保 t 0 0C 。
先校正好的曲线或数据来求出温度 t 0 热电偶温度计
的优点是热容量小，灵敏度高，反应迅速，测温范
围广，还能直接把非电学量温度转换成电学量。因
1
此，在自动测温、自动控温等系统中得到广泛应用。 图4
【实验仪器】 QJ23 型单臂电桥、UJ31 型直流电位差计、 FB203 型多档恒流智能控温实验仪等。
t , E X ，再取升温降温测量数据的平均值作为最后测量值。另外一种方法是设定需要测
量的温度，等控温仪稳定后再测量这一温度下的温差电动势。这样可以使测量结果更准确
一些，但需花费较长的实验时间。
6、作热电偶 E X ~ t 曲线： 用直角坐标纸作测量后的 E X ~ t 曲线，相邻点用直线相连接，在两个校正点之间的
室温 t ___________ C ,
E n (t) _________ V , t 0 0C （冰水混合物）
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温度 t(C)
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温度 t(C)
电动势 (mV)
【注意事项】
1、仪器使用后应关闭电源，长期不用请拔出电源线。 2、在用户正常使用及保管的情况下，仪器的保修期为 18 个月。 3、不同的热电偶的输出会有一定的偏差，所以【附录五】表格中的数据仅供参考。
3、因加热器内铜电阻传感器加热温度上限为120C , 所以加热温度不能超过该数值!!! （仪器出厂时已将温度上限设定为120C ）
择合适的电桥比例，并把比较臂放在适当的位置，先按下电桥的“ G ”按钮（检流计通断 按钮），再按下“ B ”按钮（工作电源通断按钮），仔细调节比较臂，使检流计指零。重复
以上步骤。把实验数据一一记录到表格中。
4、按等精度作图的方法，用所测的对应数据作出 R T ~ t 曲线。
二、铜—康铜热电偶温差电动势测量
体积也可以做得很小，用它来制成的半导体温度计，已广泛地使用在自动控制和科学仪器
中，并在物理、化学和生物学研究等方面得到了广泛的应用。
【实验目的】
1．研究热敏电阻、铜电阻；铂电阻、热电偶的温度特性。
2．掌握利用直流单臂电桥与控温实验仪测量热敏元件在不同温度下电阻值的方法。
【实验原理】
温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。常用的温度传
电动势，然后开启 FB203 型温控仪电源，给热端加温。每隔10C 左右测一组 t , E X ，
直至100C 为止。由于升温测量时，温度是动态变化的，故测量时可提前 2C 进行跟踪，
以保证测量速度与测量精度。测量时，一旦达到补偿状态应立即读取温度值和电动势值。
然后再做一次降温测量（可开启风扇），即先升温至 100C ，然后每降低 10C 测一组
4、连接时应将铜—康铜热电偶测温端一引线及冷端一引线接入 UJ31 电位差计的“未 知”端（参见图 4）。注意热电偶及各电源的正、负极的正确连接。
5、按 UJ 31 电位差计的使用步骤，先接通检流计、电位差计工作电源，并调好工作
3
电流，即可进行电动势的测量。先将电位差计倍率开关置“ 1”档,测出室温时热电偶的
一、主要技术指标：
1、最大恒流电流：≥1.5A (电流调节过大温度俯冲过高，控温时间延长) 2、实验最高温度：120C (因内有铜电阻) ，控温精度 0.5C 。 3、升温时间（从室温加热至120C ）：小于 30 分钟；降温时间（风扇强制降温）：小 于 35 分钟。 4、 使用环境温度： 0 ~ 40C ，相对湿度： 45 ~ 80%
阻在不同的温度下的电阻值，并将测量数据逐一记录在表格内。
2
图 5 测量热敏电阻、铜电阻、铂电阻接线示意图 2、测量铜电阻或铂电阻时可根据图 5 所示用专用导线将加热装置（加热炉）上的相应
插口与 QJ23 型单臂电桥连接，从室温到100C ，通过温控仪的设定，每隔 5C 测一个数
据，测出铜电阻或铂电阻在不同的温度下的电阻值，并将测量数据逐一记录在表格内。 3、测量时，根据不同测量对象，估计被测热敏电阻（或铜电阻、铂电阻）的阻值，选
K E b E a , K 值即为所求的 。 tb ta
8、 的理论值为 0.00428mV / C ,求测量结果的相对误差 E 。
【数据与记录】
记录表 1．MF51 负温度系数热敏电阻数据记录
室温
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电阻 (k)
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【实验内容】
1、测量 MF51 热敏电阻（负温度系数）在不同温度下的电阻值变化，并将所测的对应
数据作出 R T ~ t 曲线。
2、测量 MZ11A 热敏电阻（正温度系数）在不同温度下的电阻值变化，并将所测的对
应数据作出 R T ~ t 曲线。 3、测量 Cu50 铜电阻在不同温度下的电阻值变化，并将所测的对应数据作出 R T ~ t 曲
同化学成份的金属丝的一端焊在一起，构成热电偶的热端（工作端）。将另两端各与铜引
线（即第三种金属 C ）焊接，构成两个同温度（ t 0 ）
的冷端（自由端）。铜引线与电位差计相连，这样就
组成一个热电偶温度计。如图 4 所示。通常将冷端
置于冰水混合物中，保持 t 0 0C ，将热端置于待
测温度处，即可测得相应的温差电动势，再根据事
温度差为1C 时所产生的电动势。
为了测量温差电动势，就需要在图 2 的回路中接入电位差计，但测量仪器的引入不能
影响热电偶原来的性质，例如不影响它在一定的温差 t t 0 下应有的电动势 E X 值。要做到 这一点，实验时应保证一定的条件。根据伏打定律，即在 A 、B 两种金属之间插入第三种
金属 C 时，若它与 A 、 B 的两连接点处于同一温度 t 0 （图 3），则该闭合回路的温差电动 势与上述只有 A 、 B 两种金属组成回路时的数值完全相同。所以，我们把 A 、 B 两根不
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温度 (C)
电阻 (k)
记录表 2．MZ11A 正温度系数热敏电阻数据记录 室温
C
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温度 (C)
电阻 (k)
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温度 (C) 电阻 (k)
记录表 3． 铜电阻 CU50 的电阻—温度特性数据记录 室温
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温度 (C)
的。当两个接点处于不同温度时（如图 2），在回路中就有直流电动势产生，该电动势称温
差电动势或热电动势。当组成热电偶的材料一定时，温差电动势 E X 仅与两接点处的温度
有关，并且两接点的温差在一定的温度范围内有如下近似关系式：
EX (t t0 )
图2
图3
式中 称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶, 是不同的，其数值上等于两接点