電位差計(jì)的原理和使用

1、n n x x 2 n S 1 P n n o 2 o 1 x x on n x x 2 n S 1 P n n o 2 o 1 x x o x實(shí)驗(yàn)八電位差計(jì)的原理和使用【實(shí)驗(yàn)的】1掌握電位差計(jì)的工作原理和確使用方法，加深對補(bǔ)償法測量原理的理解和運(yùn) 用。2訓(xùn)練簡單測量電路的設(shè)計(jì)和量條件的選擇?！緦?shí)驗(yàn)器】 型流電位差計(jì) 雙輸出直流穩(wěn) 壓電源標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)電阻AC15/5 靈敏流計(jì)、 FJ31 型流分壓箱、滑線變阻、直流電阻箱、待 校驗(yàn)電表、待測干電池、待測電阻、開關(guān)和導(dǎo)線等。EE【實(shí)驗(yàn)理】如圖 5.8.1 所示位差計(jì)的工作原理是根據(jù)電 壓補(bǔ)償法，先使標(biāo)準(zhǔn)電池 與量電路中的精密電 I 阻 的端勢差 U

2、 相比再使被測電勢差(或電 E 壓 與確可變的電勢差 相較過檢流計(jì) G 兩次指零來獲得測量結(jié)果。電壓補(bǔ)償原理也可從 電勢差計(jì)的“校和“測量兩個(gè)步驟中理解。圖 5.8.1 電差計(jì)的工作原理校： K 打“標(biāo)準(zhǔn)”位置，檢流計(jì)和校準(zhǔn)電路聯(lián)接 取預(yù)定值，其大小由標(biāo) 準(zhǔn)電池 E 的電動(dòng)勢確定把 K 合調(diào) R 使檢流計(jì) G 指即 = 此時(shí)測量電路的 工作電流已調(diào)好為 I= /R 校工作電流的的：使測量電路中的 流一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn) 電流 I 以保證 電盤上的壓示(刻度值)與（密電阻 上的)實(shí)際電壓值相一.測： K 打向“未知”位置，檢流計(jì)和被測電路聯(lián)接，保持 I 不變（即 不) K 合上，調(diào)節(jié) R ，檢流計(jì) G

3、 指，即有 E = U = I R 。由此可得 nn由于箱式電位差面板上的測量盤是根據(jù) R 電值標(biāo)出其對應(yīng)的電壓刻度值，因此只要讀出 電阻盤刻度的電壓讀數(shù)，即為被測電動(dòng)勢 的測量。所 以，電位差計(jì)使用時(shí),一定要先校，后測”，兩者不能倒置【實(shí)驗(yàn)置】。 UJ31 型電差計(jì)UJ31 型式電位差計(jì)是一種測低電 勢 的 電 位 差 計(jì) ， 其 測 量 范 圍 為標(biāo) 檢計(jì) 5.7-6.4V 未 未21 .mV （ K 置 檔 或 （ K 置 檔使用 6.4V 外工作電源 , 標(biāo)準(zhǔn)電池和K1n1.01 10 K2未知 未知 斷 標(biāo)準(zhǔn) 斷IP1粗IIP2中IIIP3細(xì)粗 細(xì) 短10.1圖 5.8.2 UJ31

4、 型電位差計(jì)面板圖靈敏電流計(jì)均外接其面板圖如 5.8 所節(jié)工作電(即校準(zhǔn)時(shí)分別調(diào)節(jié)Rp1(粗調(diào) R （中調(diào)）和 R (細(xì)）三個(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，以保證迅速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)工作電流。 是 p 2 3 為了適應(yīng)溫度不同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢的變化而設(shè)置,溫度不同引起標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢變化時(shí)，通過調(diào)節(jié) R ，工作電流保持不。 被成 )、n ）和0.001）三個(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，并在轉(zhuǎn)盤上標(biāo)出對應(yīng)Rx的電壓值，電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)可以從這三個(gè)轉(zhuǎn)盤上直接讀出未知電動(dòng)勢或未知電左下方的“粗”和“細(xì)”兩個(gè)按鈕，其作用是：按 下“粗銨，保護(hù)電阻和靈敏電流計(jì)串聯(lián)，此時(shí)電流計(jì)的靈敏度降低；按下“細(xì)”按鈕，保護(hù)電阻被短路,此時(shí)電流計(jì)的敏度提高

5、為標(biāo)準(zhǔn)電池和未知電動(dòng)勢的轉(zhuǎn)換開關(guān) .標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電流計(jì)、工作電源和未知電動(dòng)勢x由相應(yīng)的接線柱外接。 型位差計(jì)的使用方法：（1）將K置到“斷”,K置于“”檔或“”檔（視被測量值而定分別上標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電流計(jì)、工作電源。被測電動(dòng)勢（或電于“未知 1“未知 2(2）根據(jù)溫度修正公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)池的電動(dòng)勢 t )n的值，調(diào)節(jié) R 的示值與其相等。n將K置“標(biāo)準(zhǔn)”檔，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)R1、Rp 2和Rp ，使靈敏電流計(jì)指針指零，再按細(xì)鈕 R 和 R 精確調(diào)節(jié)至靈敏電流計(jì)指針指零操作過程稱校p (3） 將 K 置“未知 1“未知 ”)位置，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤、使靈敏電流計(jì)指零，再按下“細(xì)”按鈕

6、，精確調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤使靈敏電流計(jì)指零。讀數(shù)轉(zhuǎn)盤和的示值乘以相應(yīng)的倍后相加乘以 。此操作過程稱作“測量.xK所用的倍率即為被測電動(dòng)或壓）本實(shí)驗(yàn)室使用的 UJ31 電差計(jì)的準(zhǔn)確度等級為 0.05 級在周圍溫度與 差不在的條件下其基本誤差限U為U%U .5 )（58。式中的 為電位差計(jì)的最小分度 ,當(dāng)倍率取 ” ，當(dāng)倍率取 ” 為標(biāo)電標(biāo)準(zhǔn)電池的使用參閱3 。FJ31 型直分壓分壓箱是用來擴(kuò)大電位差計(jì)量程的際上是由若干個(gè)準(zhǔn)確度很高的電阻串聯(lián)組成的 分壓器分箱上分別標(biāo)明了每一檔的倍率，使用選擇合適的分壓比 n,將分壓箱的“輸 入端與待測的電動(dòng)勢（或電壓相接端與電位差計(jì)的“未知”端相接，則所測電 動(dòng) 勢 （

7、 或 電 壓 ） 等 于 電 位 差 上 的 讀 數(shù) 乘 以 分 箱 上 的 倍 率 數(shù) n ， 即V n 差讀值 .靈電計(jì)靈敏電流計(jì)的使用參閱3.5。 【實(shí)驗(yàn)容】用電位差計(jì)校準(zhǔn)量程為V（或 75mV的壓（參考電路如圖 圖 5）設(shè)計(jì)較準(zhǔn)電壓表的控制電,求控制電路的電壓調(diào)節(jié)范圍在 間連續(xù)可調(diào).（2根據(jù)電位差計(jì)和待校電壓表的量,取適當(dāng)?shù)姆謮罕取?3V（或 75mV)）作 xx校準(zhǔn)曲線，對待校電壓表的精度作出評價(jià)。（4算電表校驗(yàn)裝置的誤差并判斷它是小于電表基本誤差限的 1/3進(jìn)得出校 驗(yàn)裝置是否合理的初步結(jié)論。 KEE KR1R2RmVVGG分壓箱 標(biāo)準(zhǔn)檢流計(jì) 5.7-6.4V 未未2標(biāo)準(zhǔn)檢流計(jì) 5

8、.7-6.4V 未知1未UJ31 型電位差計(jì)圖 5.8.3 用位差計(jì)校正毫伏表 型電位差計(jì)圖 5.8.4 用電位差計(jì)校正伏特表用電位差計(jì)校準(zhǔn)量程 (或 ）的毫安表（參考電路如圖 58。5) （ ） 設(shè) 計(jì) 較 準(zhǔn) 毫 安 表 的 控 電 路 要 求 控 制 電 路 的 電 流 調(diào) 節(jié) 范 圍 在 15.00 mA）內(nèi)連續(xù)可調(diào)。（） 選適當(dāng)?shù)娜与娮韬妥冏杵髯柚怠＃ǎ?作 Ixx校正曲線，對待校電流表的精度作出評價(jià)。（） 估電表校驗(yàn)裝置的誤并判斷它是否小于電表基本誤差限的 1/3而得出 校驗(yàn)裝置是否合理的初步結(jié)論用電位差計(jì)測量干電池的電動(dòng)勢（參考電路如圖 5.86）（）根據(jù)電位差計(jì)的量程和被測干

9、電池，選取適當(dāng)?shù)姆謮浩鞯姆謮罕?。（?測次數(shù)不少于 6 次，并進(jìn)行誤差分析寫干池的測量結(jié)果 x。2 P x 1 2 P x 1 H RmAEK分壓箱 標(biāo)準(zhǔn)檢流計(jì) 5.7-6.4V 未1未知計(jì) 知UJ31 型位差計(jì)圖 5.8.5 用位差計(jì)校正毫安表 型電位計(jì)圖 5.8.6 用電位差計(jì)測量干電池用電位差計(jì)測電阻值（參考電路如圖 5。）（）令穩(wěn)壓電源固定輸1.5，設(shè)計(jì)測定電阻的控制電路，由于實(shí)驗(yàn)室提供的UJ31型直流電位差計(jì)有兩組輸入測量端設(shè)一個(gè)能對標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測電阻的端電壓作連續(xù) 測量的控制電路。（） 選合適的測量條件包 準(zhǔn)電阻控電路的工作電流和變阻器的阻 值。（） 測次數(shù)不少于次 , 計(jì)不R K

10、R Rsx確定度給出測量結(jié)果R x。G 上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可任選兩項(xiàng)完成。 【注意項(xiàng)】1.實(shí)驗(yàn)前熟悉 型流電位計(jì)各 旋鈕、開關(guān)和接線端鈕的作用。接線路時(shí)注 意各電源及未知電壓的極性。標(biāo)準(zhǔn)檢流 5.7-6.4V 未知1 UJ31 型電差計(jì)圖 5.8.7 用電位差計(jì)測電阻未知22查并調(diào)整電表和電流計(jì)的零點(diǎn)時(shí)電流計(jì)應(yīng)置于其靈敏度最低0 檔 以后逐步提高靈敏度檔次。3。防止工作電流的波動(dòng)每次電壓前都應(yīng)校準(zhǔn)并且測量時(shí)，必須保持標(biāo)準(zhǔn)的工作電流不變，即當(dāng) K 置“未知 1或“未知 2”量待測電壓時(shí)，不能調(diào)節(jié) R ”三個(gè)旋鈕.(為什么？）之“粗4.測量前，必須預(yù)先估算被測電,并將測量盤，調(diào)到估算.5.使用 UJ31

11、 型位差計(jì)，調(diào)節(jié)微調(diào)刻度盤時(shí)，其刻度線缺口內(nèi)不屬于讀數(shù)范,進(jìn) 入這一范圍時(shí)測量電路已經(jīng)斷開檢計(jì)雖回到中間平衡位置亦不是電路達(dá)到平衡狀態(tài) 的指示【思考】箱式電位差計(jì)的工作原理是什么？使用箱式電位差計(jì)時(shí)，為什么要“先校準(zhǔn)，后 量”?為什么要使工作電流標(biāo)準(zhǔn)電位差計(jì)的面板上的粗、中、細(xì)三個(gè)旋鈕的作用是什么？在接線、拆線或調(diào)節(jié)未知電壓 U 之前，必須先把 K ( K )置斷處，其目的是什U U R 么箱式電位差計(jì)左下角粗、細(xì)個(gè)按鈕的作用是什 何使?時(shí)什么要估算并預(yù)置測量盤的電位差值？接線時(shí)為什么要特別注意電壓極性 是否正確.校準(zhǔn)（或測量）時(shí)如果無論樣調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)或測量盤,電流計(jì)總是偏向一側(cè)， 可能有哪幾種原因？什么是“補(bǔ)償法?用這種方法測電動(dòng)勢有什么特點(diǎn)？如果電位差計(jì)沒有嚴(yán)格校,作電流偏,將使測量結(jié)果偏大還是偏??？【附錄在用電位差計(jì)校準(zhǔn)電流表時(shí)，是通過用電位差計(jì)測量標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電壓來轉(zhuǎn)化成 準(zhǔn)電流，進(jìn)而對電流表各點(diǎn)進(jìn)行校.算電表校驗(yàn)裝置的誤差，并判斷它是否小于電表基 本誤差限的 進(jìn)而得出校驗(yàn)裝置是合理的結(jié)估算時(shí)只要求考慮電位差計(jì)的基本誤差限及標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs的誤差可用下式確定： I 顯然 表