实验一 电位差计的使用.doc

实验一电位差计的使用电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量电势差和电源电动势的常用仪器。在测量电势差或电源电动势时,伏特表要从被测量对象中取用电流,而电位差计则是采用补偿原理, 不从被测量对象中取用电流, 也就不改变被测对象原来的状态, 因此用电位差计测量的结果稳定可靠且精度高。电位差计配合标准电阻也可以精确地测量电流、电阻和校正各种精密电表。电位差计所采用的补偿原理还广泛用于非电学量( 如温度、压力、位移等) 的测量及自动检测和自动控制系统中。【实验目的】 1. 了解电位差计的结构和原理。 2. 掌握 87-1 型学生电位差计的使用方法。 3. 学会用电位差计来校准电压表。【实验原理】 1. 补偿原理如图 -1 所示,把待测电源 E x( 其电动势用 x?表示) 与一个电动势可以连续调节的电源 E 0( 其电动势用 0?表示) 相连。若x?>0?则灵敏电流计指针将向一边偏转;若x?< 0?,则灵敏电流计指针将向另一边偏转;若 x?=0?则灵敏电流计指针不偏转,这时电路处于补偿状态。在补偿状态下,如果可调电源电动势 0?是已知的,那么待测电源电动势 x?的大小也就被测定,这种方法就称为补偿法, 并称为 0?补偿电动势。实际上, 由于没有电动势可以连续调节的电源, 在实验电路中, 是用一个分压器来代替连续可调电源 E 0 的。 2. 电位差计原理图 -2 K RK 下面以 87-1 型电位差计为例, 讨论电位差计的原理。其内部电路如图 -2 所示, 虚线框内等效电路图如图 -3 所示,E、R A、R B、R C、R 0、R 组成工作回路,R 1、R 2 组成的分流支图 -1 补偿法原理图路。当把 K 1 置于“外”或“内”时,由外接稳恒直流电源或内部电源在电路中形成稳恒电流。改变 R A、R B、R C 可以得到连续可调的补偿电压 E 0 ,其输出端为 E +和E - 。需要说明的是,特殊设计的电路(本图上没画出)可以保证无论 R B 调整到什么位置, 都不会改变支路 CA 的电阻。这样,调节电阻 R A、 R B、R C 仅相当于改变滑线电阻器 R A、R C 触点的位置,以获取适当的补偿电压 E 0。当用“×1”档时, 流过工作支路 CA 的电流为 5mA , 分流支路电流为 mA ;当“× ”档时, 则相反, 显然, 后者量程由于电流减少到十分之一,量程也变小十分之一。在图 -2中,由 Es、G和K 2、K 3、 K 4 组成标准电流校正回路;由 E x、G和 K 2、K 3、K 4 组成待测回路。测量时, 必须先对工作回路进行校准。接通 K 1, 工作电流回路中有电流。 R A、R B、R C 使其电压读数为 ,然后接通 K 3、 K 4 ,先将 K 2 转向 S ,调节电阻 R 以改变工作电流回路中电流的大小,当灵敏电流计指针指零时, 工作电流回路中的电流即为标准电流。( 若测量时温度为 20℃, 查得此时标准电池的电动势的大小为 。)此过程就是工作回路的校准过程。保持电阻 R 不变,接入待测回路,依次调节 R A、R B、R C, 当灵敏电流计指针指零时, E +和E - 间的电压 E 0 与待测电动势 E x 相等,其数值可由 R A、R B、R C