电位差计.doc

电位差计测电动势电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器,它准确度高、使用方便, 测量结果稳定可靠, 还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。线式电位差计是一种教学型板式电位差计, 通过它的解剖式结构, 可以更好地学习和掌握电位差计的基本工作原理和操作方法。【实验目的】 1. 了解电位差计的结构,正确使用电位差计; 2. 理解电位差计的工作原理--补偿原理; 3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法; 4. 熟悉指针式检流计的使用方法。【实验仪器】 板式电位差计、检流计、滑线变阻器、电阻箱、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀开关、单刀(双刀)双掷开关图1 电位差计实物图【实验原理】电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势,其实测量结果是端电压,不是电动势。因为将电压表并联到电源两端, 就有电流 I 通过电源的内部。由于电源有内阻 0r ,在电源内部不可避免地存在电位降 0 Ir , 因而电压表的指示值只是电源的端电压( 0 IrEU??)的大小,它小于电动势。显然,为了能够准确的测量电源的电动势, 必须使通过电源的电流 I 为零。此时, 电源的端电压 U 才等于其电动势 E 。怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢? 1. 补偿原理 如图 2 所示,把电动势分别为 sE 、xE 和检流计 G 联成闭合回路。当 sE <xE 时,电流方向如图所示,检流计指针偏向一边。当 sE >xE 时,电流方向与图示方向相反,检流计指针偏向另一边。只有当 xEE s?时,回路中才没有电流,此时 i=0 ,检流计指针不偏转, 我们称这两个电动势处于补偿状态。反过来说,若 i=0 ,则 xEE s?。图2 补偿电路 2. 电位差计的工作原理如图 3 所示, AB 为一根粗细均匀的电阻丝, 它与滑线变阻器 pR 及工作电源 E、电源开关1K 组成的回路称作工作回路,由它提供稳定的工作电流 0I ;由待测电源 xE 、检流计 G、电阻丝 CD 构成的回路 DK CGE 2x 称为测量回路;由标准电源 sE 、检流计 G 、电阻丝 CD构成的回路 DK CGE 2s 称为定标(或校准)回路。滑线变阻器 pR 用来调节工作电流 0I 的大小, 电流 0I 的变化可以改变电阻丝 AB 单位长度上电位差 0U 的大小。C、D为 AB 上的两个活动接触点, 可以在电阻丝上移动, 以便从 AB 上取适当的电位差来与测量支路上的电位差(或电动势补偿)。图3 电位差计原理图当电键 1K 接通, 2K 既不 xE 接通、又不与 sE 接通时,流过 AB 的电流 0I 和 CD 两端的电压分别为 rRR EI AB p??? 0 (1) CD DC CDRrRR EUUU AB p?????(2) 式中 r 为电源 E 的内阻。当电键 2K 倒向 1 时,则 AB 两点间接有标准电源 sE 和检流计 G。若 CDU >sE 时,标准电池充电, 检流计的指针发生偏转; 若 CDU <sE 时,标准电池放电,检流计的指针反向偏转;若 CDU =sE 时, 检流计的指针指零, 标准电池无电流流过,则 CDU 就是标