电位差计的使用.ppt

电位差计的使用实验目的 ; 、正确使用电位差计。 ? UJ -36a 型箱式电位差计,分压箱,待测干电池,固定电阻,导线实验原理?在图 1的电路中,设 E 0是电动势可调的标准电源, E x是待测电池的电动势(或待测电压 U x), 它们的正负极相对并接,在回路串联上一只检流计 G,用来检测回路中有无电流通过。设 E 0的内阻为 r 0; E x的内阻为 r x。根据欧姆定律,回路的总电流为: 图1 补偿原理 G r 0E 0r xE x RRRrr EEI gx x????? 0 0 (1)实验原理?如果我们调节 E 0使E 0和E x相等, 由(1) 式可知,此时 I =0 ,回路无电流通过,即检流计指针不发生偏转。此时称电路的电位达到补偿。在电位补偿的情况下,若已知E 0的大小,就可确定 E x的大小。这种测定电动势或电压的方法就叫做补偿法补偿法。图2 电位差计原理图 G E s EE x K ′ D I 012 R 2 R 1 R sR x ?显然,用补偿法测定 E x,必须要求 E 0可调,而且 E 0的最大值 E 0max >E x,此外 E 0还要在整个测量过程中保持稳定,又能准确读数。在电位差计中, E 0是用一个稳定性好的电池( E)加上精密电阻接成的分压器来代替的,如图 2所示。实验原理?图2中,由电源 E、限流电阻 R 1以及均匀电阻丝 R AD构成的回路叫做工作回路工作回路。由它提供稳定的工作电流 I 0,并在电阻 R AD上产生均匀的电压降。改变 B、C之间的距离,可以从中引出大小连续变化的电压来,起到了与 E 0相似的作用。为了能够准确读出该电压的读数,使用一个标准电池进行校准。换接开关 K倒向“1”端,接入标准电池 E S,由 E S、限流电阻 R 2、检流计 G和R BC构成的回路称为校校准回路准回路。把 B、C固定在适当的位置(如图中的位置),设 R BC=R S, 调节 R 1(即调节 I 0),总可以使校准回路的电流为零,即 R S上的电压降与 E S之间的电位差为零,达到补偿。实验原理由欧姆定律可知: ?这一过程叫做电位差计的校准,又称“工作电流的标准化工作电流的标准化”。 S00SRIRIE BC??即 S S0R EI??测量 E x时,把换接开关投向“2”端,接入待测电池 E x。接入待测电池E x,由 E x、限流电阻 R 2、检流计 G和R BC ’构成了测量回路测量回路。调节 BC ’之间的距离,总可以找到另一位置 BC ’,使测量回路的电流为零,即 R BC ’上的电压降和 E x之间的电位差为零,测量回路达到补偿。设此时 R BC ’=R x,于是有 SSER RE xx??以上这种调节补偿的方法,叫做“定流变阻定流变阻”调节法 x BC xRIRIE 0'0??可推导出(2) (3) 实验原理? UJ36a 型电位差计的工作原理如图 3所示。图中 E x是待测电动势; E S是标准电池; R S是标准电阻; G是检流计。实验原理?当把开关 K 掷向 aa端时,标准电池 E S 所在回路接通,调节工作回路中的电阻 R p,即改变通过标准电阻 R S及R AB的电流,直至检流计 G的指针指零,此时 S0SRIE?S S0R RERIE cd cd x???把开关 K 掷向 bb端,待测电动势 E x所在回路接通,调节电阻 R AB上的活动触头 c、d,直至检流计 G的指针指零,则用电位差计测量电动势(电压)的优点?检流计 G只作指零仪器,消除了利用偏转指示所产生的系统误差。?用伏特计测量电池电动势时,必定有电流流过伏特计,因此伏特计测得的是电源的端电压,而不是电源的电动势。用电位差计测量时,电位补偿原理决定了测量回路中无电流流过,故测量结果就是电源的电动势。?电位差计在测量时,工作电流 I 0一经调定就不能再动,因此 I 0保持为一常数。由( 3)式可知电动势的测量误差仅取决于电阻丝和标准电池的误差。只要电阻丝的电阻和标准电池能保证高度准确(实际上这两者都非常容易作到 %的准确度或更高),电位差计的测量准确度就可以很高,一般不难达到 %的准确度。伏特计由于受到制造工艺上的限制,准确度达到 %就不容易了, 再提高准确度则更困难。实验内容及步骤 1. 测量干电池的电动势。(1) 把电位差计的“倍率开关”旋向?1档,此时电位差计的工作回路接通,带电流放大器的检流计的电源也接通。调节“调零”旋钮可调整电流放大器的工作点,使检流计指零。(2) 把电位差计的“校准、测量开关”扳向“标准”端,调节“R P”旋钮, 使检流计指零,完成电位差计的“工作电流标准化”。