电位差计的使用

1、电位差计的使用 实验目的1了解补偿法测量原理；2了解电位差计的结构、正确使用电位差计。3用电位差计测量干电池的电动势和电阻的阻值实验仪器nUJ36a型箱式电位差计，分压箱，待测干电池，固定电阻，导线实验原理n在图1的电路中，设E0是电动势可调的标准电源，Ex是待测电池的电动势（或待测电压Ux），它们的正负极相对并接，在回路串联上一只检流计G，用来检测回路中有无电流通过。设E0的内阻为r0；Ex的内阻为rx。根据欧姆定律，回路的总电流为： 图 1 补偿原理 G r0 E0 rx Ex R RRrrEEIgxx 00(1)实验原理n如果我们调节E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此时I=0，回路

2、无电流通过，即检流计指针不发生偏转。此时称电路的电位达到补偿。在电位补偿的情况下，若已知E0的大小，就可确定Ex的大小。这种测定电动势或电压的方法就叫做。 图 2 电位差计原理图 G Es E Ex K A B C C D I0 1 2 R2 R1 Rs Rx n显然，用补偿法测定Ex，必须要求E0可调，而且E0的最大值E0maxEx，此外E0还要在整个测量过程中保持稳定，又能准确读数。在电位差计中，E0是用一个稳定性好的电池（E）加上精密电阻接成的分压器来代替的，如图2所示。实验原理n图2中，由电源E、限流电阻R1以及均匀电阻丝RAD构成的回路叫做。由它提供稳定的工作电流I0，并在电阻RAD

3、上产生均匀的电压降。改变B、C之间的距离，可以从中引出大小连续变化的电压来，起到了与E0相似的作用。为了能够准确读出该电压的读数，使用一个标准电池进行校准。换接开关K倒向“1”端，接入标准电池ES，由ES、限流电阻R2、检流计G和RBC构成的回路称为。把B、C固定在适当的位置（如图中的位置），设RBC=RS，调节R1（即调节I0），总可以使校准回路的电流为零，即RS上的电压降与ES之间的电位差为零，达到补偿。实验原理由欧姆定律可知： n这一过程叫做电位差计的校准，又称“”。S00SRIRIEBC即SS0REI n测量Ex时，把换接开关投向“2”端，接入待测电池Ex。接入待测电池Ex，由Ex、限

4、流电阻R2、检流计G和RBC构成了。调节BC之间的距离，总可以找到另一位置BC，使测量回路的电流为零，即RBC上的电压降和Ex之间的电位差为零，测量回路达到补偿。设此时RBC=Rx，于是有 SSERRExx n以上这种调节补偿的方法，叫做“”调节法 xBCxRIRIE00 可推导出(2)(3)实验原理nUJ36a型电位差计的工作原理如图3所示。图中Ex是待测电动势；ES是标准电池；RS是标准电阻；G是检流计。 实验原理n当把开关 K 掷向 aa 端时，标准电池 ES 所在回路接通，调节工作回路中的电阻 Rp，即改变通过标准电阻RS及RAB的电流，直至检流计G的指针指零，此时S0SRIE SS0

5、RRERIEcdcdx n把开关 K 掷向bb端，待测电动势Ex所在回路接通，调节电阻RAB上的活动触头c、d，直至检流计G的指针指零，则用电位差计测量电动势(电压)的优点n检流计G只作指零仪器，消除了利用偏转指示所产生的系统误差。 n用伏特计测量电池电动势时，必定有电流流过伏特计，因此伏特计测得的是电源的端电压，而不是电源的电动势。用电位差计测量时，电位补偿原理决定了测量回路中无电流流过，故测量结果就是电源的电动势。n电位差计在测量时，工作电流I0一经调定就不能再动，因此I0保持为一常数。由（3）式可知电动势的测量误差仅取决于电阻丝和标准电池的误差。只要电阻丝的电阻和标准电池能保证高度准确（

6、实际上这两者都非常容易作到0.05的准确度或更高），电位差计的测量准确度就可以很高，一般不难达到0.05的准确度。伏特计由于受到制造工艺上的限制，准确度达到0.5就不容易了，再提高准确度则更困难。实验内容及步骤1. 测量干电池的电动势。(1) 把电位差计的“倍率开关”旋向1档，此时电位差计的工作回路接通，带电流放大器的检流计的电源也接通。调节“调零”旋钮可调整电流放大器的工作点，使检流计指零。(2) 把电位差计的“校准、测量开关”扳向“标准”端，调节“RP”旋钮，使检流计指零，完成电位差计的“工作电流标准化”。(3) 将电位差计的“校准、测量开关” 扳向“未知”端，调节步进旋钮和滑线读数盘，使

7、检流计指零。则 未知电动势Ex=（步进旋钮读数+滑线盘读数）倍率干电池电动势E=Ex分压箱衰减电压的倍数仪器介绍实验内容及步骤2. 测量干电池的内阻。n如图（4）所示，开关K合上。设电源内阻为r，电流为I，干电池的端电压为U，则IrEIRU RUUEr 实验内容及步骤3. 测量电位差计的灵敏度。n按正常的操作步骤测完某个电压后（此时电位差计达到平衡），转动滑线盘，使补偿电压读数改变 Ex，相应检流计的指针会偏转 n 格。定义xEnS n这就是该电位差计在该实验条件下的灵敏度。实验测定 S 时取n=1.0格，并左、右各做一次取平均。n一般人眼的能力，在使用了“跃接法”等正确操作方法后，n=0.1格是能觉察的最小偏转格