电位差计的原理和使用

图3 FB204型标准电势与被测电势
实验内容（一）
用电位差计测电压（参考电路如图1所示） 1、接上标准电池对电路进行校准； 2、令稳压电源固定6 V输出 ，设计测定电压的控制电路； 3、测量四个电压值，给出测量结果，计算相对误差。
项目 待测电压值（V）
1
2
3 0.06
4 0.11
0.015 0.03
n x x n
实验仪器
图2 UJ31型电位差计面板图
UJ31型电位差计
UJ31 型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 1 µ V17.1 mV（K1置×1档）或10 µ V-171 mV（K1置×10档）。使用5.7 V~6.4 V外接 工作电源，标准电池和灵敏电流计均外接，其面板图如图2所示。调节工作电流 （即校准）时分别调节Rp1（粗调）、 Rp2 （中调）和Rp3（细调）三个电阻转盘， 以保证迅速准确地调节工作电流。Rn是为了适应温度不同时标准电池电动势的变 化而设置的，当温度不同引起标准电池电动势变化时，通过调节 Rn ，使工作电 流保持不变。Rx被分成Ⅰ（ ×1 ）、Ⅱ（ ×0.1 ）和Ⅲ（ ×0.01 ）三个电阻转盘， 并在转盘上标出对应Rx的电压值，电位差计处于补偿状态时可以从这三个转盘上 直接读出未知电动势或未知电压。 左下方的“粗”和“细”两个按钮，其作用是：按下“粗”铵钮，保护电阻 和灵敏电流计串联，此时电流计的灵敏度降低；按下“细”按钮，保护电阻被短 路，此时电流计的灵敏度提高。为标准电池和未知电动势的转换开关。标准电池、 灵敏电流计、工作电源和未知电动势由相应的接线柱外接。
测量：
将 K2打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持 Io不变（即 RP不变），K1合上，调节Rx，使检流计G指零，即有Ex= Ux= IRx。由 E E R 此可得 。由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据Rx电阻值 R 标出其对应的电压刻度值，因此只要读出Rx电阻盘刻度的电压读数， 即为被测电动势Ex的测量值。所以，电位差计使用时，一定要先“校 准”，后“测量”，两者不能倒置。
实验原理
K2 Ex
En
G
粗
短路
细
I
RP1
Rx
RP 2
wenku.baidu.comRP 3
Rn
E
K1
如图 1 所示，电位差计 的工作原理是根据电压补 偿法，先使标准电池 En与 测量电路中的精密电阻 Rn 的两端电势差 Un相比较， 再使被测电势差（或电压） Ex与准确可变的电势差 Ux 相比较，通过检流计 G 两 次指零来获得测量结果。 电压补偿原理也可从电势 差计的“校准”和“测量” 两个步骤中理解。
电位差计的原理和使用
授课教师：王雷妮
实验目的
1、掌握电位差计的工作原理和正确使用方法，加深 对补偿法测量原理的理解和运用。 2、训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。
实验仪器
UJ31型直流电位差计、FB204A型标准电 势与被测电势、标准电阻、电阻箱、滑线变 阻器、 C15/5灵敏电流计、开关和导线等。
测得电压值（V）
相对误差（%）
实验内容（二）
用电位差计测电阻值（参考电路如图4所示） 1、接上标准电池对电路进行校准； 2、令稳压电源固定6 V输出，设计测定电阻的控制电路，由于实验室提 供的UJ31型直流电位差计有两组输入测量端，则应设计一个能对标准电 阻和待测电阻的端电压作连续测量的控制电路。 2、选择合适的测量条件，包括：标准电阻，控制电路的工作电流和变 阻器的阻值。 3、通过改变电阻箱的阻值，测量待测电阻阻值。
R E Rs G K Rx

标准

检流计 5.7-6.4V 未知1





未知2
UJ31 型电位差计
图4 电位差计测电阻电路图
E=1.9 V R=50 Ω 项目 Rs(Ω) URs(V) URx(V) 1 5 2 3 4 5 6 10 15 20 25 30
求出待测电阻阻值
注意事项
1、实验前熟悉UJ31型直流电位差计各旋钮、开关和接线端钮的作用 。接线路时注意各电源及未知电压的极性。 2、检查并调整电表和电流计的零点，开始时电流计应置于其灵敏度 粗调，以后提高检流计灵敏度。 3、为防止工作电流的波动，每次测电压前都应校准．并且测量时， 必须保持标准的工作电流不变，即当K2置“未知1”或“未知2”测 量待测电压时，不能调节RP之“粗”、“中”、“细”三个旋钮。( 为什么？) 4、测量前，必须预先估算被测电压值，并将测量盘Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ调到 估算值。 5、使用UJ31型电位差计，调节微调刻度盘Ⅲ时，其刻度线缺口内不 属于读数范围，进入这一范围时测量电路已经断开，此时检流计虽 回到中间平衡位置亦不是电路达到平衡状态的指示。
图1 电位差计的工作原理
校准：
将K2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接，Rn取一预定值， 其大小由标准电池En的电动势确定；把K1合上，调节RP，使检流计G 指零，即En= IRn，此时测量电路的工作电流已调好为 I = En/Rn。校 准工作电流的目的：使测量电路中的 Rx流过一个已知的标准电流 Io， 以保证Rx电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻Rx上的）实 际电压值相一致。