用箱式电位计较正电表.doc

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1、用箱式电位差计较正电表直流电位差计（简称电位差计）是一种根据补偿原理制成的高精度和高灵敏度比较式电磁测量仪器。可以用来测量直流电动势和电压，配合标准电阻也可以测量电流和电阻，也常用于测量非电学量（如温度、压力、位移等）的电测法中。它是电磁测量中的常用仪器之一，在科学生产实验中得到了广泛的应用。本实验利用箱式电位差计测量电压原理校正电表，并进一步学习、掌握电位差计的工作原理及使用方法。【实验目的】1.了解箱式电位差计的结构原理。2.熟练掌握使用箱式电位差计的正确使用方法。3.运用箱式电位差计校正电压表或电流表。【实验仪器】箱式电位差计、标准电池、直流电源、检流计、滑线变阻器、电

2、阻箱、标准电阻、待校正电表、开关和导线等【实验原理】箱式电位差计是用来精确测量电池电动势或电势差的专门仪器。它采用电势比较方法依据补偿原理进行测量，因实验使用的标准电池的电动势非常稳定，用作电压指示的灵敏电流计灵敏度甚高，加之箱式电位差计的电压比较电路精确度较高，因此，能够精确地测量待测电势差和电压。如图31-1所示，由工作电源、电阻、限流电阻、构成测量电路，电路中流有稳定的直流电流；电源（或）和检流计组成补偿电路，调节电使检流计中的电流为零，间电压设为，则：而（为、间电阻），当开关连接标准电池时有（31-1）如将开关连接，保持测量电路中电流仍为，调节滑动电阻器端至某一位置，

3、使检流计中电流也为零，则有与式（31-1）相比得（31-2）即通过电阻间接比较与，从而求出。1.箱型电位差计的工作电流与电压值标度用箱式电位差计测量电压时，并不需要用式（31-1）或（31-2）去计算，它是将测量范围内的电压值标在面板上，通过补偿测量，可以从面板上直接读出被测电压值。如图31-2，将图31-1中的电阻改为相同阻值的电阻的串联电路。设计仪器时先规定仪器的工作电流（例如型电位差计=0.00010000），其次按确定的精确值，这样制作的电位差计其、、……各点和点电势差为0.1、0.2、0.3……，因此可将这些电压值标在、、……各点处。箱式电位差计面板上的电压值标度就

4、是按此原理进行的。当然实际仪器的电路要复杂得多，图31-2仅是标度方法的示意图。使用此标度过的电位差计去测量，可按着图31-3所示，移动点，当检流计中的电流为零时，则点处的示值将等于电动势之值。2.标准电池与工作电流的校准为使图31-2中、、……各点的实际电压值和标度值一致，实验时必须保证电路中的电流和设计的工作电流一致。虽然在电路中加入一个电流计可以检查实际电流的大小，但是就是很准确的0.1级电流计，也只能控制在的准确程度，而箱式电位差计则要求控制到或更高精确度。实际的箱式电位差计使用准确度甚高的标准电池去监控工作电流的（标准电池的电动势之值可有6位有效数字！）。图31-4

5、的电路是在图31-2的电路中加入用标准电池控制电流的校准电阻。例如200C时，饱和式标准电池的电动势为1.01859，则在设计时使电阻在间阻值，并在点处标以1.01859。以后每在200C使用此仪器时，先将移至1.01859处，调节限流电阻，使检流计读数为零，此时测量电路中的电流即等于设计的工作电流。从以上讨论可知，用电位差计测量未知时，需先用标准电池校准测量电路的工作电流，再用测量电路和去比较，即是通过电位差计与相比较的而获得的。检流计是比较检查设备，精密的电位差计要配备与之适应的灵敏度较高的检流计。3.用电位差计测量电动势（或电压）、电阻及电流箱式电位差计的原理如图31-

6、5所示，将待测电池的两极或待测电压的二点接到，图中的双刀双掷开关倒向右侧，则检流计和校准电路联接，倒向左侧则检流计和被测电路联接。（1）测量电池的电动势或两点间电势差时，可按图联接。（2）测量回路的电流如图9-6，当为标准电阻时，测出其两端的电压，则电流（31-3）（3）电阻的测量如图31-7，将待测电阻和标准电阻串联在一电路中，分别测量其两端的电压和，因回路中电流一定，所以即（31-4）图中的双到双掷开关是为了、测量转换用的，有些电势差计将此开关装在电位差计的箱中。4.电位差计灵敏度、准确度等级及基本误差当电位差计平衡时，从面板上可读出被测电动势之值，如果这时移动点使面板值

7、改变，平衡被破坏，检流计相应地发生一偏转，则电位差计灵敏度定义为（9-5）如果测得电位差计灵敏度，则根据检流计刻度的分辨值，求出灵敏度引入的误差为△E为（9-6）显然，越大由灵敏度引入的误差越小。实际上选用灵敏度较高、内阻较小的检流计可以提高电位差计的灵敏度。但是要注意不是越高，测量误差就越小，因为电位差计的基本误差是由内部电路中各器件的准确度决定的。直流电位差计的准确度等级分为：0.0001、0.0002、0.0005、0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2级。电位差计的