补偿原理测电动势
用补偿法测电池的电动势实验报告
用补偿法测电池电动势一.实验简介在测量电动势时，如果用电压表直接测量的话，由于电压表也有一定的电流通过，测出的值是电池的路端电压，而不是电源的电动势，所以要想消除电源的内阻影响，测出电源的电动势就要用一个电压与电源相互抵消，这就是补偿法。
这样，当电源两端电压为零时，补偿电压就是电源的电动势。
用补偿法测电池电动势就是为了消除电池内阻对所测电池电动势的影响。
二.实验原理任何一种电池当外电路有电流通过时，由于电池有内阻，因而在电池内部产生电位降落，所以电池两端电压总是小于电池的电动势。
电池的电动势。
端电压和内阻的关系为E = (U A− U B) + I r i(1)从上式可看出，若电路中电流I逐渐变小，电源的端电压U A-U B数值逐渐接近电动势E，如能使电流I趋于零，则电池的电动势E就无限接近电池的端电压数值，即E=U A-U B。
这就是本实验测量电池电动势的指导思想。
也就是说，在测量时不使待测电池中有电流通过。
这样就可避免电池内的电势降落，从而以电池的端电压的数值来表示电池的电动势。
如何才能使待测电池中没有电流流过呢？最常见的方法，是补偿法。
图1是补偿法原理图。
Eo为可调电源，Ex为待测电源。
两电源正极对正极，负极对负极，调节电源Eo，使检流计指零，有Ex=Eo，这时就称电路处于补偿状态。
在补偿状态下若Eo已知，则Ex就可以求出。
这种利用补偿原理测电动势的方法就称为补偿法。
图1 补偿法原理图图2是测未知电动势的原理图。
电源E和精密电阻R ab串联成一闭合回路，称为辅助回路，当有一恒定的标准电流Io流过电阻R ab时、改变R ab上两滑动头c、d的位置，就能改变c、d间的电位差U cd的大小，U cd正比于电阻R ab中c、d之间那部分的电阻值。
由于测量时应保证Io恒定不变，所以在实际的电位差计中都根据Io的大小把电阻的数值转换电压刻度标在仪器上。
U cd相当于上面所要求的“Eo”，测量时把滑动头c、d两端的电压U cd引出与未知电动势Ex进行比较。
用补偿法测电池的电动势实验报告
用补偿法测电池的电动势一、实验内容1.根据补偿法原理正确连接实验线路；2.用补偿法测电池的电动势。
二、实验原理任何一种电池当外电路有电流通过时，由于电池有内阻，因而在电池内部产生电位降落，所以电池两端电压总是小于电池的电动势。
电池的电动势。
端电压和内阻的关系为(1)从上式可看出，若电路中电流I逐渐变小，电源的端电压UA-UB数值逐渐接近电动势E，如能使电流I趋于零，则电池的电动势E就无限接近电池的端电压数值，即E=UA-UB。
这就是本实验测量电池电动势的指导思想。
也就是说，在测量时不使待测电池中有电流通过。
这样就可避免电池内的电势降落，从而以电池的端电压的数值来表示电池的电动势。
如何才能使待测电池中没有电流流过呢？最常见的方法，是补偿法。
图1是补偿法原理图。
Eo为可调电源，Ex为待测电源。
两电源正极对正极，负极对负极，调节电源Eo，使检流计指零，有Ex=Eo，这时就称电路处于补偿状态。
在补偿状态下若Eo已知，则Ex就可以求出。
这种利用补偿原理测电动势的方法就称为补偿法。
图2是测未知电动势的原理图。
电源E和精密电阻Rab串联成一闭合回路，称为辅助回路，当有一恒定的标准电流Io流过电阻Rab时、改变Rab上两滑动头c、d的位置，就能改变c、d间的电位差Ucd的大小，Ucd正比于电阻Rab中c、d之间那部分的电阻值。
由于测量时应保证Io恒定不变，所以在实际的电位差计中都根据Io的大小把电阻的数值转换电压刻度标在仪器上。
Ucd相当于上面所要求的“Eo”，测量时把滑动头c、d两端的电压Ucd引出与未知电动势Ex进行比较。
要注意的是在电路中Es、Ex和E必须接成同极性相对抗。
由于ab为一均匀截面的电阻导线，当通过的电流不变时，其两点的电势差与该两点间的长度成正比。
分别测量电池Es和Ex、在其分支电路中电流为零时所对应的长度Ls和Lx，则有(2)(3)式中，ρ和S分别为导线ab的电阻率和横截面积。
将上两式相除，得(4)Es为标准电池的电动势，其值已知，则待测电池的电池电动势Ex就可由上式求出。
电压补偿及电流补偿实验
电压补偿及电流补偿实验电位差计是一种精密测量电位差（电压）的仪器，它的原理是使被测电压和一已知电压相互补偿（即达到平衡），其准确度可高达0．001%。
它还常被用以间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。
在科学研究和工程技术中广泛使用电子电势差计进行自动控制和自动检测。
【实验目的】1．掌握补偿法测电动势的基本原理。
2．用UJ-31型低电势电位差计校准电流表。
【实验原理】１．补偿原理：图6-1中用已知可调的电信号0E 去抵消未知被测电信号x E 。
当完全抵消时（检流计G 指零），可知信号0E 的大小就是被测信号x E 的大小，此方法为补偿法，其中可知信号为补偿信号。
２．电位差计的原理：图6-2是UJ31 型电位差计的原理简图。
UJ-31型电位差计是一种测量直流低电位差的仪器，量程分为17mV （最小分度1μV ，倍率开关K 1旋至×1）和170mV （最小分度10μV ，倍率开关旋到×10）两档。
该电路共有3个回路组成：①工作回路②校准回路③测量回路。
(1)校准：为了得到一个已知的“标准”工作电流mA 10I 0＝。
将开关S 合向“标准”处，N E 为标准电动势1.0186v ，取N R ＝101.86Ω，调节“粗”“中”“细”三个电阻大小使检流计G 指零，显然 mA R E I NN 100== （6-1） (2)测量:将开关S 合向“测量”处，x E 是未知待测电动势。
保持mA 10I 0＝，调节x R 使检流计G 指零，则有x x R I E 0= （6-2）图6-1 补偿原理图6-2 电位差计原理图x R I 0是测量回路中一段电阻上的分压，称为“补偿电压”。
被测电压x E 与补偿电压极性相反、大小相等，因而相互补偿（平衡）。
这种测量未知电压的方式叫“补偿法”。
补偿法具有以下优点：①电位差计是一电阻分压装置，它将被测电压X U 和一标准电动势接近于直接加以并列比较。
X U 的值仅取决于电阻比及标准电动势，因而能够达到较高的测量准确度。
补偿原理和电位差 计
补偿原理和电位差计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压、电流和电阻等，还可用来校准电表和直流电桥等直读式仪器，此外，它在非电量测量（如温度、压力、位移和速度）等的电测量中也占有重要的地位。
它的测量结果仅依赖于精度很高的标准电池、标准电阻和高灵敏度的检流计，可达到很高的精确度（如0.005%）。
一、实验原理电位差计实质上是一个电压压连续可调的装置，它的电阻丝通以电流后，其上任意长度的两点的电压大小都是已知的。
如果调节已知电压与未知电动势相平衡，就可测出未知电动势。
1. 线式电位差计图1 线式电位差计电路图如图1所示，稳压电源E、变阻器R和均匀电阻丝AB组成一个回路，C、D 是可以在电阻线AB上任意滑动的接触点，是标准电池，将开关K倒向1，调节C、D两触点的位置，使检流计指针指零，则有，设此时C、D间的电阻为，就得出CD间每单位电阻上的电位差为；再将开关K倒向2，接入待测电池，又调节触点C、D的位置（此时切不可变动R），设触点在、时，检流计指针重新指在零线上（此时、间的电阻为，则待测电池的电动势为：由于电阻丝AB是均匀的，上式中两段电阻丝电阻之比可用两段电阻丝的长度比表示，因而有：因此，只要测出CD和两段电阻丝的长度，便可算出待测电池的电动势的大小。
2. 由电阻箱组成电位差计如图2所示，稳压电源、电键，电阻箱和构成工作电流回路，而在补偿回路中，电阻箱和标准电源（或被测电源）相并联。
当开关K接通1时，调节和，使检流计指零，则：，而，则有：当K接通2时，调节和且使两电阻箱的阻值之和保持不变，则工作电流就不会发生变化，设此时两电阻箱电阻分别为和，若某一时刻检流计指零，则可得到待测电源电动势为：图2 箱式电位差计原理图读出两次测量时电阻箱的值，就可测出待测电源的电动势。
二、实验仪器检流计、线式电位差计、饱和式标准电池，直流电位差计三、实验内容：1. 用线式电位差计测量干电池的电动势；①跟据便于调节和测量的原则，合理安排仪器，正确连接线路；②用标准电源校准电位差计；③测量未知电源电动势；2. 用电阻箱自组电位差计并测量未知电动势；①合理安排仪器，正确连接线路；②用标准电源校准电位差计；③测量未知电源电动势。
原电池电动势的测定及其应用
一、实验目的和要求1. 掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法；2. 掌握电位差计、检流计和标准电池的使用方法；3. 学会电极和盐桥的制备方法；4. 掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。
二、实验内容和原理1．补偿法测电动势的原理电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为电池与伏特计联接后有电流通过，就会在电极上发生电极极化，结果使电极偏离平衡状态。
另外，电池本身有内阻，所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。
测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。
对消法的原理是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。
对消法测电动势常用的仪器为电位差计，其简单原理如图1所示。
电位差计由三个回路组成：工作电流回路、标准回路和测量回路。
图1 补偿法原理线路图(1)工作电流回路工作电流由工作电池E的正极流出，经可变电阻R、滑线电阻返回E的负极，构成一个通路，调节可变电阻R，使流过回路的电流成为某一定值。
这样AB上有一定的电位降低产生，工作电源E可用蓄电池或稳压电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。
（2）标准回路Es为电动势精确已知的标准电池，C是可在AB上移动的接触点，K是双向开关，KC间有一灵敏度很高的检流计G，当K扳向S一方时，AC1GS回路的作用时校准工作回路的以确定AB上的电位降。
如标准电池S的电动势为1.01865伏，则先将C点移动到AB上标记1.01865伏的C1处，迅速调节R直至G中无电流通过。
这时S的电动势与AC1之间的电位降与AC1间的电位降大小相等、方向相反而对消。
（3）测量回路当双向开关K换向Ex的一方时，用AC2GX回路根据校正好的AB上的电位降来测量未知电池的电动势。
在保证校准工作电流不变的情况下，在AB上迅速移动到C2点，使G中无电流通过，这时X的电动势与AC1间的电位的电位降大小相等，方向相反而对消，于是C2点所标记的电位降为X的电动势。
电压补偿_精品文档
实验16补偿原理的应用采用补偿测量法进行测量在工程参数测量和实验室测量中应用很广泛。
如用天平测质量、零位式活塞压力计测压、电位差计及平衡电桥测毫伏信号及电阻值等。
电位差计是电磁学测量中用来直接精密测量电位差的主要仪器之一。
它不但用来精确测量电动势、电压、电流、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、结构和特点。
2．学会应用补偿原理测量电池的电动势和内阻。
[实验原理]1．补偿原理补偿原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势，其原理可用图16-1来说明。
两个电源E和E x正极对正极、负极对负极，中间串联一个检流计G接成闭合回路。
如果要测电源E x的电动势，可通过调节电源E，使电路没有电流，表明E x=E这时电路处于补偿状态。
若已知补偿状态下E的大小，就可确定E x，这种利用补偿原理测电位差的方法叫补偿法。
2．电位差计原理根据补偿法测量电位差的实验装置称为电位差计，其原理图可用图16-2来说明。
图16-2电位差计原理图电源E、制流电阻R、毫安表、均匀电阻丝AB串联成一闭合回路，称为工作回路。
它相当于补偿电路16-1图中的E，提供了一个可变电源。
另外在AB上某两点，通过双刀开关K2将标准电池E s和待测电池E x交替并联成两个回路，一个是mnGEms '''，称定标回路，另一个是mE x Gnm，称待测回路。
要测准电动势E x，必须分两步进行：（1）定标图16-1利用标准电池E s 高精确度的特点，使得工作回路中的电流I 能准确地达到某一标定值I 0。
这一调整过程叫电位差计的定标。
本实验采用滑线式十一线电位差计，电阻R AB 是11m 长均匀电阻丝。
根据定标原则，接通K 1和K 2（K 2倒向E s ），移动滑动头m ，n ，将m ，n 之间的长度固定在n m L ''上，调节工作电路中的电阻R ，使补偿回路中的定标回路达到平衡，即流过检流计G 的电流为零，此时n m n m s L SI V E ''''==ρ因电阻R AB 是均匀电阻丝，令0I sV ρ=那么有n m s L V E ''=0（1）很明显V 0是电阻丝R AB 上单位长度的电压降。
补偿法测电动势的基本原理是什么
补偿法测电动势的基本原理是什么
补偿法测电动势的基本原理是利用一个参比电池或者计算出来的电压值，与待测电动势相比较，通过调整一个或多个可变电阻，使得两者之间的电位差趋于零，从而确定待测电动势的大小。
这种方法利用了电路中的平衡原理，即在电路中建立一个零电位点，使得在该点处电位差为零，通过调整电阻来实现电势的平衡。
补偿法是一种常用的测量电动势的方法，它可以提供较高的精度和稳定性，广泛应用于电力系统、电子仪器等领域。
用补偿法测电动势
用补偿法测电动势Determinnation of Electromotive Force by Potentionmeter电位差计是利用补偿原理测量电动势（或电压）的一种精密仪器。
通过实验，要求掌握补偿法测量电动势的原理，以及使用电位差计的方法和技巧，从中还可受到正确使用精密仪器的训练。
[实验器材]UJ31型低电势直流电位差计一台、检流计一台、标准电池一个、直流稳压电源一台、温差电偶一付、导线6根、温度计一个。
[实验原理]1．热电偶测量温度的物理基础由两种不同的金属或组份不同的合金构成回路，若两个接点A、B处于不同的温度t0 和t，则回路中将有电流产生，这就是温差电现象，相应的电动势称为温差电动势。
这两种金属（或组份不同的合金）所构成的回路称为热电偶。
温差电动势的大小除了和热电偶材料性质有关外，唯一决定的因素就是两个接触点的温度差（t-t0）。
在一定的温度范围内，热电偶的温差电动势E与温度差的关系近于线性，即E=C(t-t i)。
2．电位差计的工作原理UJ31型电位差计是采用补偿原理测量电动势（或电压）的一种精密仪器，工作原理如图5-1所示。
其中R t、R N和具有滑点C点的电阻R AB均是电位差计的构件。
而由工作电源E、电阻R i（可以调节）、R N及R AB串联而成的电路称辅助电路。
通过调节Rt可改变电路的工作电流。
使用电位差计，基本上可分为两个步骤掌握用万用电表测量电流、电压、电阻的方法。
图5-1 电位差计原理(1)校准 将开关K与“1”接通，则标准电池E N、检流计G与R N形成补偿电路（也称标准电路）。
调节R t使辅助电路的工作电流I0为某值时，可使RN两端的电压与标准电池电动势E N相补偿，检流计中无电流通过，所示E N=I0R N即I0=E N/R N(2)测量 将开关K与“2”接通，此时待测电压E N、检流计与电阻R AB中的一部分（即AC间电阻）构成补偿电路（称测量电路）。
用电位差计测量电动势
mA
A
R
B
aX
a0
b0
bX
G ES
G
KS EX
KX 3-10-3 电位差计原理图
按书中图 3-10-4 联电路，先联接工作回路，后联接测量回路。正确
联接测量回路的关键是正确联双刀双掷开关 K2。 ②测量
(a) 调节 RC使 UAB≥ＥX，I 0 值调好后不许再变。 (b) 将 K2 掷向 ES一侧，将滑动触头从 1 逐一碰试，直到碰相邻插孔时检流计指针向不同方向摆动或指
②测量
校准完后，把待测电压接入未知，将未知电压开关扳向“ ON”。先粗调，后细调。
数据处理
次 1 2 3 4 5 6
LS ／ m LS左 ＝ 4.6686 LS右 ＝ 4.6690 LS1＝ 4.6688 LS左 ＝ 4.6689 LS右 ＝ 4.6691 LS2＝ 4.6690 LS左 ＝ 4.6688 LS右 ＝ 4.6673 LS3＝ 4.6681 LS左 ＝ 4.6687 LS右 ＝ 4.6691 LS4＝ 4.6689
LS
(2) 计算未知电动势 Ex 的不确定度 U
① 计算直接测量量 Ls 的标准不确定度 u LS
u A LS
2
L Si L S nn 1
＝0.3mm； uB LS
u A LS
2
L Si L S nn 1
＝0.3mm； uB LS
8mm； 8mm；
u LS
2
2
u A L S u B LS ＝8.0056mm。
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
两种直流电位差计工作原理
两种直流电位差计工作原理直流电位差计是仪表维修必备的测量仪器之一。
主要用来测量热电偶的热电势，以便快速、准确的检测温度值，也可对各种直流毫伏信号仪表及电位差计进行校准。
配合标准电阻、过渡电阻，还能对直流电阻、电池进行测量。
1、常规直流电位差计工作原理常规直流电位差计是采用补偿法原理，即被测量电动势或电压，与恒定的标准电动势相互比较，从而得到测量结果，补偿法是一种高精度测量电动势的方法，其原理如图1所示。
当将转换开关S扳向标准位置，通过调节电阻RP来改变工作电流，使检流计G指零，这时标准电池EN的电动势由标准电池电动势补偿电阻RN上的电压降补偿。
即：EN=IEN式中：I是流过RN和被测量电动势的补偿电阻R的电流，又称为电位差计的工作电流。
由上式可得：I=EN/RN工作电流调节好以后，将S扳向“未知”位置，同时移动Q触头，再次使检流计G指零此时触头Q在R上的读数为RQ，这时被测量的电动势或电压电阻RQ上的电压降补偿。
所以：EX=IRQ把式（2）代入式（3）得：EX=(RQ/RN)*EN从上公式可看出：用电位差计测量电动势或电压,不需要测量出线路里的电流大小，只要测量RQ与RN的比值即可。
当完全补偿时，测量回路与被测量回路之间无电流通过，也不从被测电路中吸取功率。
测量的准确性取决于标准电池的电动势En，及补偿电阻RQ和标准电阻RN比值的准确性，工作电流和工作E的稳定性。
2、数字式电位差计的工作原理数字式电位差计采用了数字化、智能化技术。
其工作原理框图如图2所示。
电位差计发生稳定直流mV信号，经精密衰减、隔离放大后采用四端方式输出，通过量程转换可选择所需的输出量程，功能转换可选择输出或测量方式，测量或输出信号经精密放大后，通过A／D转换成数字信号，经微处理器运算后由LCD显示测量结果，仪器还带有RS232接口可与计算机通信。
数字电位差计工作原理框图数字电位差计可直读对应于输出或测量毫伏值的多种热电偶分度号的温度值；其输出的标准电压信号可带负载，为满足校准各种低阻抗仪表；大多采用四端钮输出方式，以消除小信号输出时测量导线产生的压降误差；内附精密基准电压源，不用标准电池，省去了反复调整工作电流的操作。
用补偿法测量电池电动势
计测量原理设计自己的的电位差计。 （1）.根据原理图选定合适的仪器、元件
注意：分压器上全电阻两端的电势差应大于被测电势差。
如：测量干电池的电动势 Vx=1.5V，若取工作回路电流为 10mA，则须选择全电阻 R 大于
约数值，估算和预置工作电流的大小。若取 10mA。)；
(2).测量温度t，根据Vs (t)=E20– (t+20)(t–20)×10-6V，
计算标准电池Vs在当时室温下电动势的准确数值（若t=20℃，
即Vs=1.0186V），并将校准工作电流回路中的电阻箱Rs调到对 图6
应的阻值，即 Rs
=
Vs I
(=101.86 Ω )；
（3）.校准工作电流：接通工作回路，接通 K→s、T，调节工作回路中的 Rp ，观察检
流计，直到检流计指零，即工作电流为设定值（10mA）；（此时标准电池电势与标准电阻 Rs 两端电势差达到相互补偿。同时注意，按钮开关 T 只能“点按”，不能持续“按”，因为标准 电池不能长时间通电；在调节过程中 Rs 的值不能改变。）
（4）.同 4（2）； I = Vs / Rs
（5）.同 4（3）；
（6）.同 4（4）。由于实验室提供的分压滑线变阻
器 R 事先没有进行标度，因此不能直接读出被测电势差
的值。
（7）.利用电桥测量分压器上分压部分的电阻 Rx，
如图 7 所示。此时有 I = Vx / Rx 。
图7
由（4）、（7）可知， I = Vx / Rx = Vs / Rs ，即得：
3、电位差计工作原理
二级物理实验2-补偿原理
十一线电位差计
检流计
三路稳压电源
电阻箱
注：三路稳压电源我们只用到最左边一路工作电源（主电源---电 路干路电源实验测量使用3V左右）、中间一路（提供标准电动势 1.0186V定标）、最右边的一路（待测电动势）不用，待测对象用 R40甲电池代替。
二级物理实验2
三.实验测量任务
物理实验教学示范中心
1.选用所给仪器，利用补偿原理测量待测电池电动势，要求设计 并画出测量电路图，然后自拟测量表达式完成测量，至少测5次 （提供5个不同的电势），并将测量结果（平均值，小数点后保 留3位）与标准值相比较，每次测量的相对误差小于1%;
物理实验教学示范中心
二级物理实验2
五.主要仪器使用方法
1.十一线电位差计
物理实验教学示范中心
十一线电位差计由10段固定长度为1米的金属丝（仪器左边）和一段长度 可调的金属丝（全长为1米）组成（仪器右边）。仪器的俯视图和原理图如上 图所示，电位差计长度的读法为整数部分读仪器左边（金属丝接到电路中几 段就读几），小数部分读右边表盘。（线圈与线圈间高电阻率的粗导线其值 忽略不计。A/B为固定端，C/D活动端调节实际接入电路的线圈长度。）精确 度0.001m，知道L就能知道R，所以这是个一直电阻大小的Rx。
2.选用所给仪器，利用补偿原理测量待测电池的内阻，要求设计 并画出测量电路图，然后自拟测量表达式完成测量，测量3次 (平均值保留1-2有效数字)。 只能用补偿原理进行测量，用其它方法测得的不 得分，且测电池内阻时，测量表达式不允许出现 电动势的值。
二级物理实验2
四.实验原理简述
在下图中，如果通过调节电源En电动 势的大小，使得检流计G的示数为0， 则电路处于补偿状态且En=Ex，若已 知En电动势的大小，则可确定待测电 池Ex的电动势。利用这种方法去测待 测电动势的方法叫补偿法，补偿法除 了可测量待测电池的电动势之外，还 可用来测量待测电池的内阻等其它物 理量。
补偿原理和电位差计
K2
0.01A × 0.1Ω = 0.001V
总量程：
0.1V × 15 + 0.001V × 100 = 1.6V
εx
G
RP
6.检流计的使用
接线柱 调零 保护 旋钮
注意：测量时 必须先接通工 作回路，再接 通补偿回路。 测量完毕后， 先断开补偿回 路，再断开工 作回路。
电计
短路
4.保护电阻
检流计允许通过 的电流值非常小， 容易被烧毁，故 需要串联一个保
I
c
K1
K2
εx
G
RP
10 5.学生型电位差计 A盘： Ω × 15 = 150 Ω R ε I = 10mA 每小格表示电压值：
A a
εs
B c
K1
0.01A ×10Ω = 0.1V
B盘：.1Ω × 100 = 10Ω 0
ε x = U ac = IRac
3.校准工作电流（标准化） R a b c εs
G
ε
I
ε s是标准电池的电动势。
ε s = 100186V
(20 C )
0
εx
调节c点位置至电压示 c 数等于ε s 值。调节可变 电阻R，当检流计指针 R 指零时，ab上所标电压 刻度与其实际电压值 一致。此时 I = I 0 = 10mA
直接用电压表测电动势的缺点：
U = ε − Iro
1. 补偿原理
εo
εo = ε x
电路得到补偿。 问题：如何获得电 动势可变的电源？
εx
G
2.电位差计的工作原理 R a b
G
ε
I
工作回路 测量回路
c
εx
箱式电位差计测电动势
女生415和416宿舍的物理实验报告箱式电位差计测电动势【实验要求】（1）把握电位差计工作原理和结构特点。
（2）学会用电位差计测量电动势。
【实验目的】用箱式电位差计测电动势。
【实验仪器与用具】线式和箱式电位差计，灵敏电流计，标准电池，电阻箱，滑线变阻器，稳固电源，待测电池，待测电阻，毫安表，单刀及栓到开关。
【实验原理】1.补偿原理若是要测量未知电动势E x，可按图3-14-4电路图进行测量，其中E1是可调电压的电源。
调剂E1的大小使回路中的电流为零（灵敏电流计），那么有：E x =E1这时，常称电路达到补偿。
在补偿条件下，若是E1数值已知，那么E x即可求出。
据此原理组成的仪器称为电位差计。
3-14-4 补偿原理图3-14-5 箱式电位差计工作原理2.箱式电位差计工作原理为了便于测量，常把电位差计做成箱式的，它可直接读出待测电动势或电压数值。
箱式电位差计工作原理如图3-14-5所示。
它包括一下三部份：(1)工作电流调剂回路。
E-R’-R1-R-E（辅助回路）（2）校正工作电流回路E s -R s-G-K-E S先将开关K板向S端，然后调剂R‘使灵敏电流计指针指零。
回路（E s -R s-G-K-E S）达到补偿，这时有：E S=IR S(3-14-4)即辅助回流中电流达到标准化，其值为：I=E S\R S(3-14-5)（3）待测回路。
先将开关K板向x端，然后调剂R使灵敏电流计指针指零。
待测回路达到补偿时有：E X=IR X(3-14-6)将（3-14-5）式代入（3-14-6）式得：E X=R X\R S×E S(3-14-7)从（3-14-7）式可知，若是E x、R s、R x为已知，那么被测电动势即可求出。
【仪器介绍】箱式电位差计类型较多，现以UJ36型为例加以说明。
它是一种测量低电位的电位差计，测量范围是：×1档0mV～120 Mv,×档0mV～24mV。
测量准确度为±,其中U max为测量上限。
用补偿法测电动势实验报告
用补偿法测电动势实验报告篇一：十一线电位差计测电动势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。
补偿法测量电池电动势
实验十四：补偿法测量电池电动势
【实验目的】
学习补偿法原理。
【实验原理】
由ε=Ir+U端，当I=0时，ε=U端。
为此，构造实验电路如图1所示。
调节电位器W，使电压传感器2两端的电势差
U2=0。
此时，流过待测电池的电流I=0为零。
已知此
时待测电池电动势等于W分压，且可以用电压传感器
1测量，因此可使用此方法测出电池电动势。
【实验器材】
朗威®DISLab、计算机、朗威®系列电学实验板
EXB-06（图2）、滑动变阻器、学生电源、待测电
池、导线等。
实验装置图见图3。
【实验过程与数据分析】
1、取出两只电压传感器，分别接入数据采集器
第一、二通道；
2、将电压传感器分别接入实验板EXB-04的
U1、U2；
3、接好学生电源和待测电池，连接滑动变阻器W1；
图4
图 1 原理图
图 2 朗威®系列电学实验板EXB-06
图 3 实验装置图
4、调节W1，使U2读数为零（图4），表明它两端的电压相等，且其中的电流为零（U2端也可用电流传感器代替）。
因此，流过待测电池的电流为零，加在待测电池内阻上的电压为零，而端电压就等于电动势；
5、由以上分析得：U1的读数2.91V即等于待测电池的电动势。
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用补偿法测电动势
Determinnation of Electromotive Force by Potentionmeter
电位差计是利用补偿原理测量电动势（或电压）的一种精密仪器。
通过实验，要求掌握补偿法测量电动势的原理，以及使用电位差计的方法和技巧，从中还可受到正确使用精密仪器的训练。
[实验器材]
UJ31型低电势直流电位差计一台、检流计一台、标准电池一个、直流稳压电源一台、温差电偶一付、导线6根、温度计一个。
[实验原理]
1．热电偶测量温度的物理基础
由两种不同的金属或组份不同的合金构成回路，若两个接点A、B处于不同的温度t0和t，则回路中将有电流产生，这就是温差电现象，相应的电动势称为温差电动势。
这两种金属（或组份不同的合金）所构成的回路称为热电偶。
温差电动势的大小除了和热电偶材料性质有关外，唯一决定的因素就是两个接触点的温度差（t-t0）。
在一定的温度范围内，热电偶的温差电动势E与温度差的关系近于线性，即E=C(t-t i)。
2．电位差计的工作原理
UJ31型电位差计是采用补偿原理测量电动
势（或电压）的一种精密仪器，工作原理如图5-1
所示。
其中R t、R N和具有滑点C点的电阻R AB均
是电位差计的构件。
而由工作电源E、电阻R i（可
以调节）、R N及R AB串联而成的电路称辅助电路。
通过调节Rt可改变电路的工作电流。
使用电位差
计，基本上可分为两个步骤掌握用万用电表测量
电流、电压、电阻的方法。
(1)校准将开关K与“1”接通，则标准电池
图5-1 电位差计原理
E N、检流计G与R N形成补偿电路（也称标准电路）。
调节R t使辅助电路的工作电流I0为某值时，可使RN两端的电压与标准电池电动势E N相补偿，检流计中无电流通过，所示
E N=I0R N
即
I0=E N/R N
(2)测量将开关K与“2”接通，此时待测电压E N、检流计与电阻R AB中的一部分（即AC间电阻）构成补偿电路（称测量电路）。
移动滑点C，使
I0R AC=E x
即检流计指零，则
E x=I0R AC=(E N/R N)X R AC
由转盘的位臵（即滑点C的位臵）指示R AC的电压值。
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标准电路校准工作电流。
[仪器介绍]
图5-2 UJ31型电位差计面板图
UJ31型直流电位差计就是根据上述原理设计的，它是一种低电动势直流电位差计，面板如图5-2所示。
各端钮、旋钮及读数盘的用法说明如下：
（1）接线端有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（“5.7-6.4V）以及待测电压（“未知1”、“未知2”端钮）。
两组未知端钮可相继测量两个未知电动势（或电压）。
（2）由于标准电池的电动势随温度有微小变化，为了保证电位差计中有固定的工作电流，在实验时，电阻R N的数值必须随当时温度作相应的改变，在图5-2所示中，即以R S旋钮来代替R N调节，R S周围刻有标准电池不同的电动势值，范围为1.0176-1.0198V，根据公式5-1的值调节R S至相应的位臵。
（3）可变电阻“粗”、“中”、“细”（即R t）用来调节辅助电路的工作电流。
（4）电阻RAB上AC间的电压是由3个读数转盘（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的示值读得的，即当测量电路中RAC两端的电压与待测电动势补偿时，3个读数盘上所指示
的读数之和即为待测电动势或电位差；第三读数盘（Ⅲ）旁装有游标A，以提高读数精度。
（5）量程转换旋钮K1是用来改变测量回路中电流的，当K1指在“X1”时，测量范围为0-171mV，分度值为10μV（游标可指示到1μV）；K1尚可位于“X1”与“X10”的中间“断”位，即断去工作电流。
（6）3个按钮开关表示“粗”、“细”、“短路”，当按下时检流计回路接通。
不论校准或测量，在开始时均应按“粗”键，这时检流计串接1只保护电阻，以防止电路不平衡时流经检流计（或标准电池）的电流过大；当电路接近平衡时，则用“细”按钮，此时无保护电阻，可增加检测的灵敏度。
如电路断开时，检流计光标在零两边不停地晃动，可在光标经过零点时按下“短路”按钮（即为阻尼开关），使它停止晃动。
[实验步骤]
1.连接线路
（1）用下列公式计算出标准电池在室温下的电动势E，然后把温度补偿盘R S旋至对应位臵。
Et≈E20-[4×10-5×（t-20)+10-6×(t-20)×2] V
式中：E20为室内温度在20℃时的标准电动势值为1.0186V，t为使用时的实际温度（℃）。
（2）把转换开关K1臵于“×1”位臵，测量选择开关K2臵于“断”的位臵。
（3）把标准电池、电源、检流计连接仪器对应的位臵上（直流稳压电源调节到6V，检流计臵于“×1”档的位臵），注意正负极性一致，切忌短路。
2.调节工作电流（校准）
（1）把测量选择开关K2臵于“标准”位臵。
（2）依次调节R v1、R v2、R v3，使检流计为零（按钮开关不论校准或测量，在开始时均先按“粗”键，待检流计为零时，再按“细”键，待检流计再次为零时，即调节完毕）。
（3）依次调节Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，使检流计指示为零。
（4）在热水的温度下断降低的过程中，始终保持测量电路处于补偿状态。
当温度差（等于热水温度）有一定的间隔时，从测量盘上读出温差电动势的值，记在表中。
[实验记录]
以温度差为横座标，温差电动势为纵座标绘制“温差-电动势”曲线。
误差分析：
电位差计测量电动势（或电位差）的误差可分为两部分：
（1）电位差计的基本误差。
温度在15-25℃时仪器的允许基本误差为
|Δ|≤α%U x+b
式中α为准确度级别，U x为测量盘示值（V），b为常数，其值与量程、准确度级别有关。
本实验用UJ31型电位差计的α=0.05，b=1.3X10-6（X10档），b=1.3X10-7（X1档）。
（2）由于人眼无法判断检流计光标位臵变化小1/10格时所引起的误差。
此项误差可由电位差计的调节灵敏度求出。
[注意事项]
1.测量时，必须先接通辅助电路。
断开时应先断开补偿电路，再断开辅助电路。
开关K2在使用时应采用跃接法，因为标准电池使用时只允许短时间通过几微安电流。
2.标准电池和待测电池的正负极度一定不能接错。
3.测量时EN和Ex分两次补偿，非同时比较，必须满足I0不变的条件。
所以在测量时两次时间间隔要尽量短，调零动作要快，指针指零后应马上打开测量开关。
[预习思考题]
（1）电位差计有哪几个回路？其作用如何？
（2）电位差计如何把电流校准到准确值的？
（3）测量时，是先接通辅助回路还是补偿回路？为什么？测量完毕其关断回路的顺序又将如何？
（4）在校准工作电流时，如果发现调节R t时检流计总是往一边偏转，无法调到平衡位臵，试分析在实际接线中可能存在着的错误和隐患。