用电位差计校正电表.doc

实验5-20 直流电位差计的使用电位差计是利用电压补偿原理精确测量直流电压和电动势的仪器。如果配用标准电阻，还可以精确测量电流和电阻，它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测量中，是电磁测量中常用仪器之一。本实验用电位差计测量电表内阻和校准电表。【实验目的】1了解电位差计的工作原理和结构特点，掌握其使用方法。2用电位差计测电流表的内阻。3用电位差计校准电流表。【实验器材】图5-20-1 电位差计的补偿原理图5-20-2 电位差计的基本电路图5-20-3 电位差计电路图UJ36型携带式直流电位差计、毫安表、微安表、工作电源、滑线变阻器、标准电阻个（10，100）、双刀双掷开关等。【实验原理】一、电位差计的工作原理如果要测未知电动势，原则上可按图5-20-1安排电路。其中是可调电压的电源。调节使检流计指零，则表示在这个回路中电动势和必然大小相等，即 （5-20-1）这时，我们称电路达到补偿。在补偿条件下，如果的数值已知，则即可求出。根据此原理制成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。 我们可以用分压电路来获得可调的电压，如图5-20-2所示，其中电源、限流电阻，分压电阻和标准电阻联成一个回路，称为辅助回路。分压电阻的滑动端和固定端与待测电源、电流计连成另一回路，称为补偿回路。调节滑动端，当电流计中无电流通过时，设辅助回路中的电流强度为，段的电阻值为，则段的电压与相等，即 （5-20-2）在实际的电位差计中，是一个规定值，为了使辅助回路中的电流正好等于该规定值，采用了标准电池，其电动势是已知的（由实验室给出），电路如图5-20-3所示。使用电位差计测量电动势（或电位差），要分两步进行：1校准：为了使中流过的电流是标准电流，将图5-20-3中倒向端。调节，改变辅助回路中的电流，使检流计指零，则。由于和都很准确地已知，这时辅助回路中的电流就被精确地校准到所需要的值。此后的实验中不得再变。2测量：把开关倒向一边，只要，总可以滑动的位置使检流计再度指零，这时间的电压降恰好和待测电动势相等，即图5-20-4 电位差计校正电流表电路图由于设计电位差计时，已经根据大小将电阻的数值转换成电压刻度，故可在仪器上直接读出被测电动势的大小。如果要测任一电路两点间的电位差，只需将待测两点接入补偿回路代替即可。二、用电位差计校正电流表校正电流表的电路如图5-20-4所示，图中毫安表为被校准电流表，为限流器，为标准电阻，有个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下面两个是电压接头，接电位差计。电位差计可测出上的电压，则流过中电流的实际值为在毫安表上读出电流指示值，与进行比较，其差值称为电流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差，按式（5-20-3）确定电流表级别。 （5-20-3）为了使被校准电流表校准后有较高的准确度，电位差计与标准电阻的准确度等级必须比被校电表的级别高得多。三、用电位差计测电流表的内阻图5-20-5 电位差计测电流表内阻电路图电路如图5-20-5所示，是双刀双掷开关，是标准电阻，是待测电流表内阻。由于两端的电压，两端的电压，所以有 （5-20-4）用电位差计分别测出电压与，由式（5-20-4）可求出。【实验内容】一、校正电流表1按图5-20-4连接线路。2对被校毫安表各刻度示值（1、2、3、4、5mA）逐一进行校准（注意在选择标准电阻时，应使电位差计上读取尽量多的有效数字）。二、测电流表的内阻。1按图5-20-5连接线路。2测电流表（05 mA）的内阻。标准电阻取10，读出与。3测微安表的内阻，标准电阻取100，读出与。为了减小误差，每组数据分别测2次，求其平均值。【数据处理】1算出电流表的标准值与指示值的差值，即为修正值。用坐标纸作修正值与的校正曲线（修正值为纵坐标，为横坐标）。2找出标准值与指示值之间的最大差值（用绝对值表示），求出被校准的电表的级别a。3利用式（5-20-4）求出电流表和微安表的内阻。【思考题】1能否用伏特计测量电池的电动势？如果认为可能，画出电路图并写出主要的测量