直流电位差计精确测量电压

1、直流电位差计精确测量电压实验简介用电位差计测量电压，是将未知电压与电位差计上的一直电压相比较。它不象伏特计那样需要从待测电路中分流，因而不干扰待测电路，测量结果仅仅以来愈准确度极高的标准电池、标准电阻和高灵敏度的检流计。它的准确度可以达到0.01%或更高，是精密测量中应用最广泛的仪器。它不但可以精确测定电压、电动势、电流和电阻等，还可以用来校准电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度。压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。本实验介绍用电位差计测量电压的原理及应用。 实验原理n        电位差计的

2、原理电位差计是采用补偿法测量电压。在图所示电路中，移动滑线变阻器上滑动头A的未知，可以找到一处使检流计G中电流为零。此时，AB两点的电压VAB = Ex，与未知电动势相互补偿。若滑线变阻器上的电压分布事先标定，则可求出Ex，这种测量电动势的方法称为补偿法。 可见要精确测出Ex，必须要求分压器（滑线变阻器）上的电压标定稳定而且准确。为此，使用电位差计在电源回路中接入一个可变电阻R作为工作电流调节电阻，如图。Ea与R串连后向分压器供电，若Ea 发生改变，则可调节R，使得分压器两端电压不变从而保证分压器上电压标定不变。为了校准分压器上的电压标定，需要一个已知标准电动势Es,将它接入待测电压

3、位置，然后将分压器调到标度等于Es的O处，此时若检流计中没有电流，说明电压Voo与Es相等，分压器上电压标度值准确；若检流计中有电流，说明标度改变了，需要调节R使检流计中电流为零。经过校准后，电位差计就可以按标度值进行测量，这个过程称为电位差计的标准化。经过标准化后，就可以使用电位差计测量未知电压。为了避免由于工作电源Ea不稳定造成影响，在每次测量前或在连续测量过程中，要经常接通校准回路进行标准化工作。综上所属，电位差计测量电压有以下优点：l         电位差计是一个电阻分压装置，可用来产生准确、已知、又有一

4、定调节范围的电压，用它与被测电压比较，可以得到被测电压值，使得被测电压的测量值仅取决于电阻和标准电动势，因而可以达到较高的测量准确度。l         在“校准”和“测量”中检流计两次都指示为零，表明测量时既不从标准回路内的标准电动势(通常是标准电池)中，也不从测量回路中分出电流。因此不改变被测回路的原有状态，同时避免测量回路导线电阻、标准电池内阻以及被测回路等效内阻等对测量准确度的影响，这是补偿法测量准确度较高的另一原因。 n       

5、电位差计的应用电位差计具有的有点使得它在高精度测量电压方面得到广泛的应用。l         测量各种电动势，特别是微小电动势。例如温差电偶的温差电动势，各种电解液、电极组成的化学电池电动势，霍尔元件的霍尔电动势等。l         精确测量电阻。如图所示，未知电阻Rx与标准电阻Rs串连，用电位差计分别测得Rs与Rx上的电压Vs与Vx，则。 l       

6、;  校准安培计。图中，将待校准的安培计与一标准电阻串连，档安培计读数为I时，用电位差计测出Rs上电压Vs,则流经Rs上的电流为Is=Vs / Rs。由于电位差计对电路无分流作用，所以Is为流过安培计的电流， 即为安培计的测量误差。l         校准伏特计。如图所示，V为待校准的伏特计，调节分压输出，同时记录伏特计与电位差计的读数V和Vs，则曲线即为伏特计的校正曲线。 学习重点n        掌握电位差计测量电压的原理

7、及其应用。n        熟悉电位差计的使用方法及注意事项。 实验仪器UJ-31型低电势直流电位差计、AC5/2型直流指针式检流计、YJ24型晶体管稳压电源、饱和标准电池、电阻箱、标准电阻（0.1）、70电阻、单刀单掷开关、连接导线等组成。直流电位差计面板  实验内容1  校准伏特计取一个150mv量程的伏特计，测量线路按图连接，作出伏特计的校准曲线 。2测定电阻箱X0.1W档的电阻值。(1)  测量线路见图，其中R为70W左右的限流电阻，Rs为0.1W的标准电阻，Rx为待

8、测电阻箱的阻值，为减少电阻箱的接触电阻，接线时应使用“0”和“0.9W”两接线柱。(2)  将电阻箱X0.1档旋钮转动几次，然后置于0W处，分别对Vs和Vx各测量6次，每次都要重新转动旋钮，求出其接触电阻，再将电阻箱置于0.5W处，同样的方法测量其阻值。(3)  对上面测量结果，计算Rx的标准误差。 注意事项n        未知电阻和标准电阻连接到电位差计的电压头注意正负极方向。n        实验中电位差计D旋钮不能放在“断”位置。n        电位差计每次测量前必须校验“标准”。n        调节平衡时，严禁将检流计的“电计”按钮及电位差计的“粗”、“细”同时 锁住，以免烧毁检流计。n         实验完毕，必须将检流计短路（拨至“红点”）。 思考题n