实验十三电位计原理和应用.ppt

,实验目的 一 学习电位计的补偿原理，了解电位计的结构。 二 用电位计测量电池的电动势、内阻，测量毫安表 的内阻并校正其量程。 实验原理 电位计适用于低电压的测量。它利 用补偿原理，可实现无分流测量，即测 量不影响待测电路的原来状态。 图一 由图一，设E0为已知电压，EX为待测电压，当检流 计G示零（即回路电流I0=0）时，EX=E0，即E0和EX抵消 或平衡，称为E0对EX补偿。 E0必须准确且可连续调节。为达此目的，通常采用 图二的电路。将电源E加在电阻丝AB的两端，取ab之间 的电压作为E0，将标准电池ES接入M1M2，调节R1使 abM2M1回路电流为零，即Uab和ES补偿，则电阻丝的压降,实验十三 电位计原理和应用,率=ES/Lab Uab=Lab，其中Lab为ab间电阻丝的长度，可在AB范围内连续调节并可读；标准电池电动势ES已知且很准确，这样便可实现E0准确并可连续调节。 实际的测量是先根据待测电压的 约值，确定电位计的量程（即UAB）， 确定的原则是UAB比待测电压Ex稍大且 方便计算。由于AB长度已知，实际上 确定UAB即是确定压降率。然后由 Lab=ES/确定ES的补偿长度LS，在AB 上取Lab=LS，调节R1使回路abM2M1电 流为零，则=ES/LS即为确定的，这 一过程称为校准电位计。 图二 测量电压EX时，只需将EX接入M1M2取代ES，调节Lab使回路abM2M1电流为零，Lab的长度即为EX的补偿长度LX，则EX=LX。,仪器结构及测量方法 本实验采用11线电位计，其结构和电路如图三。电阻丝AB有11米长，盘绕在木板上两排各五个插孔和一个接线柱上，每段长1米，最后1米下面安装一把米尺，米尺上有可沿尺滑动的扣键b，其刀口（按下即接触电阻丝，松手即断开。）和电阻丝的接触处即为Lab的b端，滑动扣键可实现Lab小数部分的调节；插头a可插入任何插孔中，该处即为Lab的a端，选择插孔可实现Lab的整数部分的调节。 一、校准电位计 以本实验所测的最大电压甲电池的电动 势EX确定电位计的量程。EX标称值为1.5V， 新电池最大可达1.65V。根据量程比待测电 压稍大且方便计算的原则，确定电位计的量 程为2.2V，即=0.2000v/m。按图三，将K2 倒向N1，即将ES接入M1M2，形成校准回路。 取LS=ES/=1.0186v/0.2000v/m=5.0930m，调 节R1使G示零，则=0.2000v/m。 图三,二、测量待测电压 Ex 按图三，将Ex 接入M1M2，将K2倒向N2，形成测量回路。调节ab的位置使G示零，则 Ex= Lx 。 实验内容与要求 一、校准电位计 按图三，将K2倒向N1，取LS=5.0930m，调节R1使G示零，则=0.2000v/m。 二、测量甲电池电动势EX 按图三，将甲电池接入M1M2，将K2倒向N2，调节ab的位置使G示零，读取EX的补偿长度LX，则EX=LX 。测3次平均。 三、测甲电池内阻r、毫安表内阻Rg及满度电流I 由图四，调节R3(电阻箱)使mA表指满刻度（10mA)，用电位计测UAB、UCB 则 UAB=LAB UCB =LCB 回路电流 I=LCB/R3 甲电池内阻 r =(EX-UAB）/I=（LX-LAB）R3/LCB 图四,mA表内阻 Rg=（UAB-UCB）/I=（LAB-LCB）R3/LCB 数据表格及测量结果 LX（m) LAB（m） LCB（m） R3（） 甲电池电动势 EX=LX= mA表满度电流 I =LCB /R3= 甲电池内阻 r =(LX-LAB）R3/LCB= mA表内阻 Rg=（LAB-LCB）R3/LCB= 注：在补偿情况不明时，置保护电阻R2最大，待接近补偿时，置R2为零。,实验十三：电位计原理和应用,1. 学习电位计的补偿原理，了解电位计的结构,2. 用电位计测量电池的电动势、内阻，测量毫安表 的内阻,1） 用标准电池校准电位计,( 是压降率，即电阻丝每单位长度上的电压降； 是电阻丝的补偿长度 ),2）各种测量,(a) 测量电池的电动势,实验十三：电位计原理和应用,(b) 测量A,B两点间的电压,(d) 测量回路中的电流,(c) 测量C,B两点间的电压,2）各种测量,(e) 测量电池的内阻,实验十三：电位计原理和应用,(f) 测量电流计的内阻,1）用标准电池校准电位差计，确定降压率 .,3）测量A,B两点间的电势差 (即测定其补偿 长度 ),4）测量C,B两点间的电势差 (即测定其补偿 长度 ) .,2）测量干电池电动势 (即测定其补偿长度 ),1.0186,5.093,0.2000,(要求代入数据写出中间计算步骤),甲电池电动势,mA表满度电流,甲电池内阻,mA表内阻,mA表内阻 Rg=（UAB-UCB）/I=（LAB-LCB）R3/LCB 数据表格及测量结果 LX（m) LAB（m） LCB（m） R3（） 甲电池电动势 EX=LX= mA表满度电流 I=LCB /R3= 甲电池内阻 r=(LX-LAB）R3/LCB= mA表内阻 Rg=（LAB-LCB）R3/LCB= EX的相对误差 EX/EX=/+LX/LX=ES/ES+LS/LS+LX/LX= （EX=0.0001 LS=