实验十三 电位计原理和应用

实验十三电位计原理和应用第1页，共12页，2023年，2月20日，星期六率η=ES/LabUab=ηLab，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η。然后由Lab=ES/η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η=ES/LS即为确定的η，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=ηLX。

第2页，共12页，2023年，2月20日，星期六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η=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/η=1.0186v/0.2000v/m=5.0930m，调节R1使G示零，则η=0.2000v/m。图三

第3页，共12页，2023年，2月20日，星期六

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=ηLx。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η=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=ηLX。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=ηLABUCB=ηLCB回路电流

I=ηLCB/R3甲电池内阻r=(EX-UAB）/I=（LX-LAB）R3/LCB图四

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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（Ω）

甲电池电动势EX=ηLX=mA表满度电流I=ηLCB/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。

第5页，共12页，2023年，2月20日，星期六实验十三：电位计原理和应用【实验目的】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【实验原理】(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)第6页，共12页，2023年，2月20日，星期六2）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【实验原理】第7页，共12页，2023年，2月20日，星期六2）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【实验原理】第8页，共12页，2023年，2月20日，星期六【实验步骤】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)第9页，共12页，2023年，2月20日，星期六表1.校准电位差计的数据123平均表2.各种测量的数据4.数据记录与处理1.01865.0930.2000第10页，共12页，2023年，2月20日，星期六【实验结果】(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表内阻第11页，共12页，2023年，2月20日，星期六

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（Ω）

甲电池电动势EX=ηLX=mA表满度电流I=ηLCB/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ΔEX/EX=Δη/η+ΔLX/LX=ΔES/ES+ΔLS/LS+ΔLX/LX=（ΔEX=0.0001ΔLS=ΔLX=0.0005m)

EX的绝对误差ΔEX=（ΔEX/EX）EX测=EX的测量结果表达式EX=EX测±ΔE=mA表校准结果ΔI=I-Im=|ΔI|/I=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。