实验指导电位差计的原理与应用

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1、实验指导电位差计的原理与应用实验一箱式电位差计的原理及应用学生式电位差计是按串联代换式电位差计的电路设计的。其特点是线路简明、原理清楚，非常适合大学、屮专、屮学的学生实验。用它不仅可以直接测量电源电动势、温差电动势，而且配用标准电阻箱后还可以用来测量直流电流和电阻等。【实验目的】1.了解电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用.2.掌握用电位差计测量电池电动势.3.掌握用电位差计测定电阻的方法，会设计简单的测量电路.【实验仪器】稳压电源、87-1型学生型电位差计、标准电池、待测干电池、开关、导线【实

2、验原理】图1是将被测电动势的电源Ex与一己知电动势的电源E0“+”端对“+”端，端对端地联成一回路，在电路中串联检流计“G”，若两电源电动势不相等，即Ex矣E0,回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E0可调并已知，那么改变E0的大小，使电路满足EX=EO,则回路屮没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势EX得到己知电动势E0的完全补偿。可以根据己知电动势值E0定出EX，这种方法叫补偿法。如果要测任一电路中两点之间的电压，只需将待测电压两端点接入上述补偿回路代替Ex，根据补偿原理就可以测出它的大小。我们知道，用电压表测量电压时，

3、总要从被测电路上分出一部分电流，图1补偿电路从而改变了被测电路的状态，用补偿法测电压时，补偿电路屮没有电流，所以不影响被测电路的状态。这是补偿测量法最大的优点和特点。按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。由上述补偿原理可知，采用补偿法测量电动势对E0应有两点要求：（1）可调。能使E0和EX补偿。（2）精确。能方便而准确地读出补偿电压E0大小，数值要稳定。图2是实现补偿法测电动势的原理线路，即电位差计的原理图。采用精密电阻Rab组成分压器，再用电压稳定的电源E和限流电阻R串联后向它供电。只要Red和10数值精确，则图中虚线

4、内cd之间的电压即为精确的可调补偿电压E0，E0和EX组成的回路edGEX称为补偿回路。87-1市电型学生式电位差计外接配套件为标准电池（按极性接入“ES”接线柱），待测电势（电压）接入“EX”接线柱，Rb己内接一保护电阻，不需另接电阻箱，其它均己安装图2电位差计原理图在密闭的机箱内，各部分之间连接导线也成套供应。图3为87-1型学生式电位差计的面板布置图。图387-1型学生式电位差计【实验内容与步骤】1、校准电位差计工作电流（称校准）在仪器后部接入220V市电，闭合电源开关，再闭合检流计“电源”开关，调节“调零”旋钮使检流计指“0

5、”，在RA、RB和RC三测量盘上打以等于标准电池电动势的相应示值，如己知标准电池的电动势为1.01860V，则在X0.1V盘打以“10”，X0.01V盘打以“1”，X0.001V盘打以“8.6”大格示值，用所附导线按图5进行连接（粗黑线代表连接导线），经反复检查无误后，将“K1”打至“开”位置，指示灯点亮，用其它导线接入标准电池ES和待测电动势EX,合上K3,将K2推向ES（间歇使用），并同时调节R，使检流计无偏转（指零），如此反复开、合K2，确认检流计中无电流流过时，则10已达到规定值（5.5mA）。校准工作电流10后，不冉对R进

6、行调节。2、测量1号干电池的电动势（称测量）在RA、RB、RC三个测量盘上打上待测电动势的近似值，K2推向EX并同时调电位差计RA、RB、RC三个测量盘的示值，使检流计无偏转（在测EX的步骤中R不能变动）此时RA、RB和RC显示的读数值即为EX值，测盘结束应打幵Kl、K2、K3。重复“校准”与“测量”两个步骤。共对EX测量三次，取EX的平均值作为测量结果3、测量电池的内阻a、打开K2、K3,按图4所示线路连接电路，R’为电阻箱。b、同上述测量步骤，合上K4测得R’两端电压E’。由E?EX?lr?EX?式屮：r一电池内阻，7EX?EX

7、?z?r化简得r??l??R,R,?rE??EX—电池电动势，V;E’一K4合上时端电压，V;R’一与电池并联的电阻箱阻值，0。R’已知，只要分别测出当开关K4打开和合上时ab两端的电压EX和E’，然后代入公式可求得电池内阻。待测电池不能供给大电流，所以测其内阻时R’值不能太小。应先定好R’=1000再接入路。实验中只在测量E’时才合上开关K4,测量完毕立即断开，以免干电池放电过多。图4电路连接图【注意事项】1、标准电池只能短时间通过1UA左右的电流，否则将影响标准电池的精度直到造成永久性电动势衰落。所以，使用K2要短促，以保护标准

8、电池，不能用伏特计测它的电动势。2、因本仪器为市电型，所以仪器面板上的“E”两接线柱不必接线。【预习思考题】1.补偿法的原理是什么？采用补偿法测量应满足什么条件？2.电位差计由几个回路组成，它们各起什么作用？【思考题】1.给你一个己知