电位差计大学物理实验分析

面板画虚线处表 示已经连好的
校准电路 的调节
注意：开始，检流计量程选最 大，逐步减小。最后合上K3
开关K2 合向EN 理论上， 此时检流 计电流应 为0
2.18
实际上，检流计 电流一般不为0 调E，使检流 计电流为0
之后，E不能再变！
测量
断开K2 刻度盘置： 0.5
先估算LCD测量 干电池的电动势 ：1.5V
校准回 路② RCD→→RN 测量回 路③
RCD→→Rx
实验内容与步骤
才有
测量干电池的电动势
因测量时，工作回路的I0是一定值
I0RN=EN
I0Rx=Ex
Rx Ex EN RN
对工作回路，总电阻 是定值——11线
E0确定——I0确定
标定电位差计工作电 流I0 →标定E0 →选定E0值 例：E0=2.2V
右图的读数： 0.630m
LCD 5.093m
将刻度盘 置0.093m
因 EN= RNI0 = U0LCD=0.2LCD
LCD标定
E N 1.0186 5.093m 0.2 U0
理论上检流计电流为0 若不为0，调E0，使检流 计电流为0
EN
3、测量
I0Rx=Ex = U0LCD测量=0.2LCD测量
接通总电源
检流计调0，量程先置最大 打开Ｋ１ 档 .２０”Ｖ 调节E0，电压为“２ E0有粗调、细调 电源调2.20V， 以满足所设量程 这就是 工作电 路的调 节
LCD标定
1.0186 5.093m 0.2
刻度盘对准 0.093
将CD置于LCD标定值
“C”接到“5”
连接 校准 回路
虚线部分 已接好
EN
（2）将CD置于LCD标定值
LCD标定
E N 1.0186 5.093m 0.2 U0
注意：不要误 作0.93，否则 将难以平衡
3、测量干电池的电动势
刻度盘对准 0.093
“C”接到“5”
刻度盘：等效1m 长电阻丝，分成 100 格 每格： 0.01m
刻度盘的读数 类似游标卡尺读数
1、电位差计工作电流I0的标定
电阻丝总长度为11米
E0 U0 11
U0 ：每米的电压 根据需要，标定每米的电压为：U0V/m
十一线AB上的最大电压降为： Vm=U0V/m×11m=11U0（V） 即：量程为 ０～11U0（V） 例：每米电压降标定为 Vm=0.2V/m×11m=2.2V 0.2V/m ，最大电压为： 量程：０～2.2（V）
置LCD测量值(C接“7”，刻度盘：0.5 ） 连接待测电动势Ex 7、开关K2合向Ex，调节LCD测量（调节刻度盘），使检 流计电流为0 同样，先将检流计量程选最大，断开K3 调节时再逐步减小量程，最后合上K3 8、记下此时刻度盘的数值LCD测量。
结果：
LCD测量= Ex=U0LCD测量=
三、测内阻 9、断开K2 选定R 为100欧 将R，与Ex并联
和分压电阻Rv组成
U

实际测的是通过表头的电流，
转换成电压值标出 因电动势有内阻 电压表测电动势——实际测的是端电压 + V I
r E
测的不是电动势！
补偿原理 加一电源（工作电源） 注意两者的方向
提供一反向 电流
I I
Ig=0 调节E0，使电 路总电流为0
因测量时，待测电 动势有电流输出
等效Ex无输出
K５ 、K６：内接 4、接通总电源， 检流计调0，量程置最大档 调节E0，电压为“２.２０”Ｖ 5、开关K2合向EN， 调E，使检流计电流为0
先将检流计量程选最大，断开K3调节时再逐步减小量程， 最后合上K3
打开Ｋ１
二、测电动势 6、断开K2 估计LCD测量
LCD 测量
1.5 7.5m 0.2
若U0 =0.3V/m，量程：０～3.3（V）过大，误差大
2、校准
对于校准回路，I0=0时 标准电动势： EN=1.0186 V
EN LCD标定 U0
EN=RNI0 =U0LCD=0.2LCD
标准电池是一种化 学电池，由于其电 动势比较稳定.
（1）计算EN对应的电阻丝长度 例：0.2 V/m
E N 1.0186 LCD标定 5.093m U0 0.2 即LCD=5.093m U例： 0=0.2V/m 0.3 V/m 1.0186 LCD标定 3.395m 0.3
思考： 1、什么是补偿原理 ？ 2、为什么要先标定电位差计工作电流I0？ 3、若待测电动势为3V，每米电压降标定应为多少？
4、测量时要注意什么？
若：每米电压降标定为
Vm=0.3 V/m×11m=3.3V
0.3 V/m ，最大电压为：
量程：０～ 3.3（V）
如何选量程？
量程要适中 例：1.5V的干电池
V 1.5 0.14V/m U0 11 11
U0=0.2V/m，量程：０～2.2（V）
若U0=0.1V/m，量程：０～1.1（V）过小，测不出
2、计算标准电动势对应的电阻丝长度 （标准电动势：EN=1.0186 V ）
V 1.5 0.14V/m U0 11 11
U0=0.2V/m
LCD标定
EN =5.093m U0
1 ４
3、将CD置于LCD标定值：“C”接到“5”，刻度盘置 0.093 按P26图6接线：开关K ～ K 断开（或“分”），开关
I0由3个电阻 值和E0决定
电路达到平衡补偿状态
RN E N Rx Ex
Rx Ex EN RN
开关合向 EN x
注意：测量时，Rp不能变！——工作回路的I0不变！
实际电路原理图
每条电阻长1米， 10Ω。（新式的电位 差计：等效长1米）
由11条电阻丝代替Rp 、Rx 和RN，且共用
工作回路①
用十一线电位差计测量电动势
实验目的
1.学习“补偿法” 在实验中的应用。 2.掌握电位差计的工作原理及其进行测量的基 本方法。 3.学习对实验电路参数的估算及校准的方法。
实验仪器
FB322型电位差计实验 仪和FB325型新型十一 线电位差计
实验原理
补偿法原理 电压表的测量原理： G
Rg

I
Rv
电压表是由表头G（微安表）
断开开关K2
选定R，如 100欧 将R，与Ex 并联 E r Ex
（与测Ex类似：调节刻度盘， 使检流计电流为0），测出E’
Ex Ir IR E
通过R的电流
( E X E ) E X E r ( )R I E
的端电压
E’是Ex
步骤 一、调工作电路 1、确定量程： ０～11U0（V）
先估算LCD测量
干电池的电动势 ：1.5V
类似LCD标定 1.5 LCD 测量 7.5m 0.2 理论上检流计电流为0
若不为0，调刻度盘，使 检流计电流为0，记下读 数
Baidu Nhomakorabea
LCD测量 7.512m
E x U0 LCD测量 0.2 7.512m 1.502V
Ex
步骤： 接线
开关K1～ K４断开（或“分”），开关K５ 、K６：内接
10、开关K2合向Ex，调节LCD测量（调节刻度盘），使 检流计电流为0 同样，先将检流计量程选最大，断开K3 调节时再逐步减小量程，最后合上K3 11、与测Ex类似：调节刻度盘，使检流计电流为0， 记下此时刻度盘的数值:
L’CD测量=
测量 E U0 LCD
EX E r ( )R E
补偿法原理图 工作电流
RX 标准电阻 R N 、
①工作回路 工作电源
③测量回路 ②校准回路 标准电池 E N 检流计 待测电动势
补偿原理
I0RN=EN
2、测量
1、调工作回 路 （EN像似未接）
I0由3个电阻 值和E0决定
选定RN，调Rp使检 流计电流为0
调Rx使检流计电流为0
（Ex像似未接）
I0Rx=Ex
LCD 测量
1.5 7.5m 0.2
“C”连接到 “7 ”
记下测量值
连接待测 电动势Ex 开关K2 合向Ex
LCD测量= Ex=U0LCD测量=
同样，先将检流计量程选最大，断开K3 调节时再逐步减小量程，最后合上K3
2.18
调节LCD测量，使 检流计电流为0
调节C点和刻度盘
4、测量干电池的内阻