实验六 电位差计的应用.doc

蚇Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse薂膀袀蒇实验六电位差计的应用肈芄蚄【实验目的】;。羂聿膈蚆莄蚆【实验仪器】蚁腿螀UJ-25型电位差计、检流计、标准电池、电阻箱、标准电阻、电池、单刀开关等。肇膆薁蒀腿羈【实验原理】蒈薃蒃电位差计是用来测量电位差的仪器,其精度高,在生产科研和计量等部门得到了广泛应用。蒃艿膃电位差计不仅用于测量直流电动势(电压),而且还常用于测电流、电阻和功率,并还可薄芅羀通过转换器件用来测量非电量,如温度、压力、位移等。芁荿蚈一、电位差计的电路原理羅螃薄如果要测未知电动势Ex,原则上可按图3-42安排电路,其中E0是可调电压的电源。肀葿芁调节E0使检流计指零,这就表示在这个回路中两电源(E0,Ex)的电动势必然是方向莆蒅蒀相反、大小相等,故数值上有:肃蕿膅Ex=E0螇羃薆这时,我们称电路达到补偿。在补偿条件下,若E0的数值已知,则Ex即可求出。据此袂蚈蚃原理制成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。可见,电位差计需要有一个E0,而膈蚅衿且它要满足两个要求:(1)它的大小应便于调节,以使E0能够和Ex补偿;(2)它的电薁蚈袅压应该很稳定,并能读出准确的电压值。莅肃莃图3-42莀螈螂图3-43螆袅芈 莃袈蚅在实际的电位差计中,E0是通过下述方法(如图3-43)得到的:电源E、限流电阻R′和精膇节蒅密电阻Rab串联成一闭合回路,当有一恒定的标准电流I0流过电阻Rab时,改膂羈袀变Rab上两滑动头C,D的位置,就能改变C,D间的电位差VCD的大小,VCD正比于电阻Rab中薇羄蚈C,D之间的那部分电阻值,由于测量时应保证I0恒定不变,所羀肈莆以在实际的电位差计中都根据I0的大小把电阻的数值转换成电压刻度标在仪器上,VCD相当于羈蒂薆上面所需要的“E0”。测量时把滑动头C,D两端的电压VCD引出与未羃膈节知电动势Ex进行比较。ExCDGEx(或EsC′D′GEs)称为补偿回路。要注意的是在电肅膄膇路中E和Ex(或Es)必须接成同极性相对抗,即Ex的负极要接在ab线上电位较低的一点,螂芇膆而Ex的正极经检流计后,接在电位较高的一点。蒆袆莃,为了使Rab中流过的电流是标准电流I0,薁芇莁根据标准电池电动势Es的大小,选定C,D间的电阻为Rs,调节R′使:袇莄袁Es=I0·Rs(1)芀莇袆即调节R′改变辅助回路中的电流,当检流计指零时,Rs上的电位降恰与补偿回路标准芈肆莅电池的电动势Es相等,由于Es和Rs的数值都能很准确地知道,这样辅助回路中的电流莃蒇螃也就能被精确地校准为所需要的I0值。蒅蒄芀,只要Ex≤I0Rab,总可以滑动C,D到C′,D′肂薇蚇(如虚线所示),使检流计再度指零,这时C′,D′间的电位降即和待测的电动势Ex相等。袆芅膂设C′,D′之间的电阻为Rx,可得:袁羁袂Ex=I0·Rx=Rx·Es/Rs(2)芆蚃虿I0已被校准,Ex也就被测出。同理,如果要测任一电路两点间的电位差,只需将待测袃羁莇两点接入补偿回路来代替Ex即可。蚇莅芃二、电位差计的优缺点蚂肁羀由式(2)可知,用电位差计测电位差的实质是通过电阻的比较把待测电压与标准电池的电肈袃聿动势作比较,因而它具有下述优点:蒁膁肈(因为标准电池的电动势Es准确稳定、检流计灵敏度高,同时,精密电膅薅芅阻Rab也可以做得很均匀准确),可作为标准器用来校电表。膀芀莂,可测小电压或电压的微小变化,学生式电位差计的低量程档可测到薆羃薈10-6V。