电位差计的原理和使用实验报告.docx

1、电位差计的原理和使用实验报告电位差计的原理和使用实验报告 篇一：电位差计的原理及使用 预习、原始数据、实验报告实验预习报告2 34 实验原始数据记录表5 篇二：实验6 电位差计的原理和使用 实验6 电位差计的原理和使用 电位差计是测量电动势和电位差的主要仪器之一。用电位差计测量未知电动势，就是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较。由于应用了补偿原理和比较测量实验方法，测量的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，测量精度可高达005。它不仅被用来精确地测量电动势、电压、电流和电阻，而且还用来测量电量,如温度、压力、位移和速度等。在校准电表和直流电桥等直读式仪表上也有

2、重要作用。 电位差计的优点很多，但也有一些缺点，如测量过程比较烦琐，工作时间比较长，工作电流容易变化，易影响测量结果，因此每次使用都采用校准和测量两个步骤。 实验目的 1. 掌握电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法； 2. 掌握用箱式电位差计测量电动势或电压的基本方法。 预习检测题 1. 用电位差计测量电动势有何优缺点？并与电压表的测量进行比较并说明。 2. 什么叫补偿法？它有何优点？ 3. 在使用电位差计进行测量前，必须先对电位差计进行校准，为什么？ 实验仪器 十一线电位差计；标准电池；1#电池；检流计；箱式电位差计；稳压电源。 实验原理 一、补偿原理 用电压表无法测量电源的电动势。如图

3、 所示的电路中，电压表所测的是电源的端 图 电压u。仅在I=0时，端电压u才等于电动势Ex，但只要电压表与电源一并联接，I就不可能为零，故欲测电源电动势，应采用其它的方法。 电位差计是将待测电动势与标准电动势进行比较测量的仪器。它的基本原理如图 所示。设E0为一连续可调的标准电源电动势，而EX为待测电动势。若调节E0，使流过检流计G中电流为零（即回路中电流I=0），则E0=EX。上述过程的实质是，不断地用已知的标准电动势E0与EX比较，直到检流计指示电路中电流为零时，说明二者已相等。电路呈这种状态，称为补偿状态。这种方法称为补偿法。 二、电位差计的工作原理 怎样才能获得连续可调的标准电动势E0

4、，并如何与未知电动势进行比较呢？电位差计就是为达此目的而设计的一种测量仪器。1. 基本结构 电位差计的基本线路如图 和 ，电位差计型号不同，但它们基本都由三个回路组成。下面就图 做详细分析。 线式电位差计原理图 箱式电位差计原理图 图 工作电流调节回路 它由高稳定度的电源E、限流电阻RP、标准电阻R1和R2以及开关K0组成。 校准回路 由标准电池E5、检流计G、标准电阻R1以及开关K1和K2组成。 测量回路 由待测电源EX ，标准电阻R2，检流计G，开关K2和K1组成。 分析图，平衡补偿在电位差计中是这样来实现的：利用工作电流回路RX上的压降URX与待测电动势EX 进行比较，当改变RX的大小时

5、，URX也随之变化，直到G指零时，即达到平衡补偿。这时URX=EX，为了便于测量，要求仪器工作电流I恒等于某一定值，则在不同的RX处，可直接标出它相应的URX值。这样在测量时一达到平衡补偿即可直接读出待测电动势。因此，要使用电位差计，必须让工作电流调节到仪器所规定的数值，这步骤称为工作电流的校准。 2. 测量 工作电流的校准 如图 ，利用标准电池校准仪器的工作电流：调节RP使URS?ES，合上K0及K1，并将K2倒向S一边，则标准电池ES与工作回路并联。调节RP使检流计G示零，此时电位差计达到平衡补偿，RS两端的电位差US?ES。工作电流I校准完毕，它数值上等于ESRS。 比较测量 保持工作电

6、流I不变（即保持RP、R1、RS不变），把K2倒向X一边，调节Rx直至检流计G指零，此时测量回路达到平衡补偿状态。可从仪器上直接读出被测的EX（或UX）的值。 实验内容 一、利用线式电位差计测量干电池的电动势 线式电位差计结构简单，电阻丝长1l米，往复绕在木板的十一个接线插孔0、1、2、10上，每两个插孔横向相邻间电阻丝长为1米。插头C可插入010中任一位置。电阻丝BO旁附有最小分度为毫米的米尺，接头D可在其上滑动，使得CD间的电阻丝长度可在011米间连续变化。RP为可变电阻，用来调节工作电流。双刀转换开关K2用来选择接通标准电池ES还是待测电池EX。电阻R1除用来保护标准电池和检流计外，还用

7、来以提高测量的精度。 1. 接线。接线时须断开所有开关，尤其要注意几个电源的正负极性，不可错接，RP调到最大值。 2. 校准工作电流。首先选定电阻丝单位长度上的电压降A伏米，记下室温t， 求出室温下的标准电池的电动势ES 伏，调节C、D两活动接头，使C、D间电阻丝长度为 LS?ES/A（） 例如，ES=，选定A=m，则LS=；接通K1，将K2倒向ES一边，调节RP，按一下滑动接头D，看检流计指针是否偏转，若偏转再重复该步骤，直到检流计的指针不再偏转。按下K3使保护电阻短路，再次微调Rp使检流计G的指针无偏转，此时电阻丝上每米的电压降为伏。记录ES、A、及LS。 3. 断开K3固定RP，即保持工

8、作电流不变。将K2倒向EX一边，活动接头D移至米尺左边“0”刻线处，按下接头D，同时移动插头C，找出使检流计指针偏转方向改变的两相邻插孔，接通K3，将C插在数字较小的插孔上，然后向右移动接头D，在G的指针不偏转时记下CD间电阻丝的长度LX。重复这一步骤三次，将相应实验数据记录。根据 EX?ES LXLS ?A2?L?2?L? ?ALX及?EX?X?EX?2XEX?2?A?LX ?A?LX?LX ? 求出平均值及误差。 4. 确定误差方法。由于检流计的灵敏度以及其它的原因，造成小于某一电流值时，检流计指针无法分辨有否电流，使得电阻丝上每米的电压降A存在误差A，它可通过以下方法确定，若测得G的指针

9、开始向左偏转时CD间电阻丝的长度为L，开始向右偏时为L，记录下L与L，则厶A AL?L/2LX 二、UJ31型电位差计测电池的端电压 在实际使用中，常将电位差计做成箱式的。在线路上作了一些合理改进，以便能直接读出待测电位差或电动势的数值。UJ3l型电位差计面板图及测量电路图如、所示。UJ31型电位差计测量电路图 UJ31型电位差计原理图 图 1. 按图 将外接的标准电池、检流计、工作电源和被测电动势按其极性与电位差计连接。 2. 测量前先校正检流计零位，K1档选择合适的量程。再根据室温算出标准电池在该温度下的标准电动势，并依此将RNR调至相应位置,K2置于标准位置。 3. 校准工作电流：按下“

10、粗”按钮，选调RP1 ，再调RP2，使G的指针无偏转。再按下“细”按钮，用RP3来精确补偿至G无偏转，则电流得以校准。 4. 测量未知电动势：取RAD=RAB?RCD?，见表中的五组数据，测出五组 UCD的值。 保持RP不变，将K2置旋钮“未知1”或“未知2”，（根据自己接的位置定），依次调节测量转盘I、，使电位差计处于补偿状态。在调节中应先估计一下未知电动势的大小，并把测量转盘I置于估计数值上，然后先按下“粗”钮大致补偿后，再按下“细”钮精确补偿之。使UCD的值是三个读数盘的读数相加值与K1的倍率的乘积。 注意：调节滑线读数盘时不允许逆时针旋过0mV处，也不允许顺时针旋过最大刻度处。 5. 计算待测电池两端的电压UAD，写出实验结果及误差分析。 UAD?UCD RAD RCD 表 用箱式电位差计测电池端电压数据表 思考题 1. 在工作电流的实验过程中，如果检流计的指针总是向一边偏转，无法调到平衡，试分析其可能的原因。 2. 标准电池的极性接反，会出现什么现象？有何影响？ 3. 使用箱式电位差计时，如UCD值超出量程，会出现什么现象？篇三：电位差计的原理及使用预习报告实验预习报告广东第二师范学院实验预习报告23