電位差計的使用

1、電位差計的使用 實驗目的1了解補償法測量原理；2了解電位差計的結構、正確使用電位差計。3用電位差計測量干電池的電動勢和電阻的阻值實驗儀器nUJ36a型箱式電位差計，分壓箱，待測干電池，固定電阻，導線實驗原理n在圖1的電路中，設E0是電動勢可調的標準電源，Ex是待測電池的電動勢（或待測電壓Ux），它們的正負極相對并接，在回路串聯(lián)上一只檢流計G，用來檢測回路中有無電流通過。設E0的內阻為r0；Ex的內阻為rx。根據歐姆定律，回路的總電流為： 圖 1 補償原理 G r0 E0 rx Ex R RRrrEEIgxx 00(1)實驗原理n如果我們調節(jié)E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此時I=0，回路

2、無電流通過，即檢流計指針不發(fā)生偏轉。此時稱電路的電位達到補償。在電位補償的情況下，若已知E0的大小，就可確定Ex的大小。這種測定電動勢或電壓的方法就叫做。 圖 2 電位差計原理圖 G Es E Ex K A B C C D I0 1 2 R2 R1 Rs Rx n顯然，用補償法測定Ex，必須要求E0可調，而且E0的最大值E0maxEx，此外E0還要在整個測量過程中保持穩(wěn)定，又能準確讀數。在電位差計中，E0是用一個穩(wěn)定性好的電池（E）加上精密電阻接成的分壓器來代替的，如圖2所示。實驗原理n圖2中，由電源E、限流電阻R1以及均勻電阻絲RAD構成的回路叫做。由它提供穩(wěn)定的工作電流I0，并在電阻RAD

3、上產生均勻的電壓降。改變B、C之間的距離，可以從中引出大小連續(xù)變化的電壓來，起到了與E0相似的作用。為了能夠準確讀出該電壓的讀數，使用一個標準電池進行校準。換接開關K倒向“1”端，接入標準電池ES，由ES、限流電阻R2、檢流計G和RBC構成的回路稱為。把B、C固定在適當的位置（如圖中的位置），設RBC=RS，調節(jié)R1（即調節(jié)I0），總可以使校準回路的電流為零，即RS上的電壓降與ES之間的電位差為零，達到補償。實驗原理由歐姆定律可知： n這一過程叫做電位差計的校準，又稱“”。S00SRIRIEBC即SS0REI n測量Ex時，把換接開關投向“2”端，接入待測電池Ex。接入待測電池Ex，由Ex、限

4、流電阻R2、檢流計G和RBC構成了。調節(jié)BC之間的距離，總可以找到另一位置BC，使測量回路的電流為零，即RBC上的電壓降和Ex之間的電位差為零，測量回路達到補償。設此時RBC=Rx，于是有 SSERRExx n以上這種調節(jié)補償的方法，叫做“”調節(jié)法 xBCxRIRIE00 可推導出(2)(3)實驗原理nUJ36a型電位差計的工作原理如圖3所示。圖中Ex是待測電動勢；ES是標準電池；RS是標準電阻；G是檢流計。 實驗原理n當把開關 K 擲向 aa 端時，標準電池 ES 所在回路接通，調節(jié)工作回路中的電阻 Rp，即改變通過標準電阻RS及RAB的電流，直至檢流計G的指針指零，此時S0SRIE SS0

5、RRERIEcdcdx n把開關 K 擲向bb端，待測電動勢Ex所在回路接通，調節(jié)電阻RAB上的活動觸頭c、d，直至檢流計G的指針指零，則用電位差計測量電動勢(電壓)的優(yōu)點n檢流計G只作指零儀器，消除了利用偏轉指示所產生的系統(tǒng)誤差。 n用伏特計測量電池電動勢時，必定有電流流過伏特計，因此伏特計測得的是電源的端電壓，而不是電源的電動勢。用電位差計測量時，電位補償原理決定了測量回路中無電流流過，故測量結果就是電源的電動勢。n電位差計在測量時，工作電流I0一經調定就不能再動，因此I0保持為一常數。由（3）式可知電動勢的測量誤差僅取決于電阻絲和標準電池的誤差。只要電阻絲的電阻和標準電池能保證高度準確（

6、實際上這兩者都非常容易作到0.05的準確度或更高），電位差計的測量準確度就可以很高，一般不難達到0.05的準確度。伏特計由于受到制造工藝上的限制，準確度達到0.5就不容易了，再提高準確度則更困難。實驗內容及步驟1. 測量干電池的電動勢。(1) 把電位差計的“倍率開關”旋向1檔，此時電位差計的工作回路接通，帶電流放大器的檢流計的電源也接通。調節(jié)“調零”旋鈕可調整電流放大器的工作點，使檢流計指零。(2) 把電位差計的“校準、測量開關”扳向“標準”端，調節(jié)“RP”旋鈕，使檢流計指零，完成電位差計的“工作電流標準化”。(3) 將電位差計的“校準、測量開關” 扳向“未知”端，調節(jié)步進旋鈕和滑線讀數盤，使

7、檢流計指零。則 未知電動勢Ex=（步進旋鈕讀數+滑線盤讀數）倍率干電池電動勢E=Ex分壓箱衰減電壓的倍數儀器介紹實驗內容及步驟2. 測量干電池的內阻。n如圖（4）所示，開關K合上。設電源內阻為r，電流為I，干電池的端電壓為U，則IrEIRU RUUEr 實驗內容及步驟3. 測量電位差計的靈敏度。n按正常的操作步驟測完某個電壓后（此時電位差計達到平衡），轉動滑線盤，使補償電壓讀數改變 Ex，相應檢流計的指針會偏轉 n 格。定義xEnS n這就是該電位差計在該實驗條件下的靈敏度。實驗測定 S 時取n=1.0格，并左、右各做一次取平均。n一般人眼的能力，在使用了“躍接法”等正確操作方法后，n=0.1格是能覺察的最小偏轉格