实验直流电位差计的使用.doc

直流电位差计的使用实验
电位差计是利用电压补偿原理精确测量直流电压和电动势的仪器。如果配用标准电阻,还可以精确测量电流和电阻,它也常用于非电学参量(如压力、温度、位移等)的电测量中,是电磁测量中常用仪器之一。本实验用电位差计测量电表内阻和校准电表。
【实验目的】
,掌握其使用方法。
。
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【实验器材】
图5-20-1 电位差计的补偿原理
图5-20-2 电位差计的基本电路
图5-20-3 电位差计电路图
UJ36型携带式直流电位差计、毫安表、微安表、工作电源、滑线变阻器、标准电阻2个(10,100)、双刀双掷开关等。
【实验原理】
一、电位差计的工作原理
如果要测未知电动势,原则上可按图5-20-1安排电路。其中是可调电压的电源。调节使检流计指零,则表示在这个回路中电动势和必然大小相等,即
(5-20-1)
这时,我们称电路达到补偿。在补偿条件下,如果的数值已知,则即可求出。根据此原理制成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。
我们可以用分压电路来获得可调的电压,如图5-20-2所示,其中电源、限流电阻,分压电阻和标准电阻联成一个回路,称为辅助回路。分压电阻的滑动端和固定端与待测电源、电流计连成另一回路,称为补偿回路。
调节滑动端,当电流计中无电流通过时,设辅助回路中的电流强度为,段的电阻值为,则段的电压与相等,即
(5-20-2)
在实际的电位差计中,是一个规定值,为了使辅助回路中的电流正好等于该规定值,采用了标准电池,其电动势是已知的(由实验室给出),电路如图5-20-3所示。
使用电位差计测量电动势(或电位差),要分两步进行:
:为了使中流过的电流是标准电流,将图5-20-3中倒向端。调节,改变辅助回路中的电流,使检流计指零,则。由于和都很准确地已知,这时辅助回路中的电流就被精确地校准到所需要的值。此后的实验中不得再变。
:把开关倒向一边,只要,总可以滑动的位置使检流计再度指零,这时间的电压降恰好和待测电动势相等,即
图5-20-4 电位差计校正电流表电路图
由于设计电位差计时,已经根据大小将电阻的数值转换成电压刻度,故可在仪器上直接读出被测电动势的大小。如果要测任一电路两点间的电位差,只需将待测两点接入补偿回路代替即可。
二、用电位差计校正电流表
校正电流表的电路如图5-20-4所示,图中毫安表为被校准电流表,为限流器,为标准电阻,有4个接头,上面两个是电流接头,接电流表,下面两个是电压接头,接电位差计。
电位差计可测出上的电压,则流过中电流的实际值为
在毫安表上读出电流指示值,与进行比较,其差值称为电流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差,按式(5-20-3)确定电流表级别。
(5-20-3)
为了使被校准电流表校准后有较高的准确度,电位差计与标准电阻的准确度等级必须比被校电表的级别高得多。
三、用电位差计测电流表的内阻
图5-20-5 电位差计测电流表内阻电路图
电路如图5-20-