電位差計的使用

1、圖4.8-1補償法原理圖；x的大小也就被測定，這種方2電位差計原理F面以87-1型電位差計為例， 討論電位差計的原理。其內部電路如圖4.8-2所示，虛線框內R1、R2組成的分流支等效電路圖如圖4.8-3所示，E、Ra、Rb、Rc、Ro、R組成工作回路,4.8電位差計的使用電位差計是利用補償原理和比較法精確測量電勢差和電源電動勢的常用儀器。在測量電勢差或電源電動勢時，伏特表要從被測量對象中取用電流，而電位差計則是采用補償原理， 不從被測量對象中取用電流， 也就不改變被測對象原來的狀態(tài)，因此用電位差計測量的結果穩(wěn)定可靠且精度高。電位差計配合標準電阻也可以精確地測量電流、電阻和校正各種精密電表。電位

2、差計所采用的補償原理還廣泛用于非電學量（如溫度、壓力、位移等）的測量及自動檢測和自動控制系統(tǒng)中?！緦嶒災康摹?了解電位差計的結構和原理。2. 掌握87-1型學生電位差計的使用方法。3. 學會用電位差計來校準電壓表?！緦嶒炘怼?補償原理如圖4.8-1所示，把待測電源 Ex（其電動勢用；x表示） 與一個電動勢可以連續(xù)調節(jié)的電源 E。（其電動勢用；o表示） 相連。若；x ；o則靈敏電流計指針將向一邊偏轉；若 .V0，則靈敏電流計指針將向另一邊偏轉；若；x= ；o則靈敏電流計指針不偏轉，這時電路處于補償狀態(tài)。在補償狀態(tài) 下，如果可調電源電動勢；o是已知的，那么待測電源電動勢法就稱為補償法，并稱為；0

3、補償電動勢。在實驗電路中，是用一個分壓器來代替實際上，由于沒有電動勢可以連續(xù)調節(jié)的電源, 連續(xù)可調電源Eo的。路。當把Ki置于“外”或“內”時，由外接穩(wěn)恒直流電源或內部電源在電路中形成穩(wěn)恒電 流。改變Ra、Rb、Rc可以得到連續(xù)可調的補償電壓 是，特殊設計的電路（本圖上沒畫出）可 以保證無論Rb調整到什么位置，都不會改 變支路CA的電阻。這樣，調節(jié)電阻 Ra、 Rb、Rc僅相當于改變滑線電阻器Ra、Rc觸點的位置，以獲取適當?shù)难a償電壓Eo。當用“X 1”檔時，流過工作支路 CA的電 流為5mA ,分流支路電流為0.5 mA ;當“X 0.1 ”檔時，則相反，顯然，后者量程由于 電流減少到十分之

4、一，量程也變小十分之Eo，其輸出端為E+和巳。需要說明的O在圖 4.8-2 中，由 Es、G 和 K2、K3、K4組成標準電流校正回路；由Ex、G和K2、K3、K4組成待測回路。測量時，必須先對工作回路進行校準。+R-E-圖 4.8-3接通 心，工作電流回路中有電流。Ra、Rb、Rc使其電壓讀數(shù)為1.0186V，然后接通K3、K4,先將K2轉向S,調節(jié)電阻R以改變工作電流回路中電流的大小，當靈敏電流計指針指 零時，工作電流回路中的電流即為標準電流。（若測量時溫度為20C，查得此時標準電池的電動勢的大小為1.0186V。）此過程就是工作回路的校準過程。保持電阻R不變，接入待測回路，依次調節(jié)Ra、

5、Rb、Rc,當靈敏電流計指針指零時，b、Rc盤上的數(shù)據(jù)給出。DHBC 2標準電勢和待測電勢儀提E+和E-間的電壓E0與待測電動勢Ex相等，其數(shù)值可由 Ra、R 本實驗中所用到的標準電源和待測電源電動勢均由 供。將其電壓信號取出，區(qū)別其正、負極用若需要測量外電路的某個電阻兩端的直流電壓，其代替Ex即可。利用電位差計還可校準電壓表或電流表。用電位差計校準微安表：用電位差計和標準電阻可以校準微安表，圖4.8-4為校準微安表電路圖。其中E是直流電源，K是電源開關，R是滑線變阻器（作分壓器使用），I、?Rx的阻值，則可以計算 因為電位差計的測量準 可以認為I標比微安表讀 并定出微Rx是標準電阻，叭為待校

6、準的微安表，R 為限流電阻。校 準原理是：接通開關 K，微安表讀數(shù)為I指，用電位差計測出 Rx兩端的電勢差 Ux,已知標準電阻 出通過Rx的標準電流I標工Ux/Rx, 確度和標準電阻的精確度都非常高， 數(shù)I指更準確，于是可以用電位差計來校準微安表， 安表的準確度等級。圖4.8-4校準微安表電路圖用電位差計校準毫伏表：調節(jié)Ra、Rb、Rc設定合適的E。，將待校準毫伏表正確接入E+和巳端，其讀數(shù)Ux，而用E?？梢暈閁標，于是可以用電位差計來校準毫伏表，并定 出其準確度等級?！緦嶒瀮x器】87- 1型學生電位差計，DHBC-2電勢箱，電阻箱，被校電表，滑線變阻器、連接線等。 【實驗內容】1、校準學生式

7、電位差計（稱校準）（1） 接通DHBC-2電勢箱的外接電源進行預熱，一般預熱30分鐘方可進行測量。（2）使用電位差計之前，先要進行校準，使電流達到規(guī)定值。87-1型電位差計面板如圖4.8-5所示，首先取掉檢流計上短路 線，對檢流計進行機械調零。打開電 位差計電源，先放好 Ra、Rb和Rc， 使其電壓刻度等于標準電池電動勢 1.0186V，用所附導線將面板上各同 名端相連，再將 Ki、K2、K3、G、R、 Rb按原理線路圖進行連接，經(jīng)反復檢查無誤后，將 K1扳向“內”接入工 作電源E。將DHBC-2電勢箱上的標 準電池Es和待測電動勢Ex的輸出端 與檢流計上的Es、Ex的相應端相連， 合上K4,

8、利用檢流計電路上的調零旋 鈕對對檢流計進行帶電環(huán)境下的調零。Rb先取電阻箱的最大值，（使用時如果檢流計不穩(wěn)定，可將其值調小，直到檢流計穩(wěn)定 為止），合上 心、a、K4，將K2推向Es （間歇使用），并同時調節(jié) R,使檢流計無偏轉（指 零），為了增加檢流計靈敏度，應逐步減少Rb，如此反復開、合 K2，確認檢流計中無電流流過時，則Io已達到規(guī)定值。2、測量電池電動勢（稱測量）調節(jié)DHBC-2電勢箱上電壓旋鈕，設置待測電動勢的大小，按待測電動勢的近似值設置好Ra、Rb、Rc，Rb先取最大值，心推向Ex并同時調電位差計Ra、Rb、Rc和Rb使檢流結束應打開 K1、a、K3。重復“校準”與“測量”兩個步

9、驟。共對3、校準毫伏表：根據(jù)毫伏表量程，選擇合適的檔位，設置 待校準的毫伏表測量 E+、巳間的電壓，記為Ex測量三次，取Ex的平均值作為測量結果。Ra、Rb、Rc，記下 曰值并視為U標，然后用 U指，計算.U二U標U指。測定10組數(shù)據(jù)，計無偏轉（在測的步驟中 R不能變動），此時Ra、Rb和Rc顯示的讀數(shù)值即為 Ex值，測量根據(jù)公式定出毫伏表的等級。4、校準微安表按圖4.8-4連接好外電路，調節(jié)滑線變阻R,使微安表依次指示為 5.0 A 10.0 A 15.0 A、 20.0 A、25.0 A、30.0 A、35.0 A、40.0 A、45.0 A、50.0 A，按照實驗內容 2 的方法依 次測

10、出對應的Rx兩端的電勢差Ux值，并依次算出I標二Ux/Rx和誤差厶I =1標-I指，根據(jù)公 式定出微安表的等級。【數(shù)據(jù)處理】1 將實驗內容2的Ex測量結果填入設計好的表格中，并計算其平均值。2根據(jù)實驗內容3測量的數(shù)據(jù)，將U指、U標、厶U系列數(shù)值填入自己設計好的表格中。 以U指為橫坐標，以 U為縱坐標，作出毫伏表的校準曲線.UU指（校準曲線呈折線狀）3根據(jù)實驗內容4測量的數(shù)據(jù)，將I指、Ux、I標、厶I系列數(shù)值填入自己設計好的表格 中。以I指為橫坐標，以和為縱坐標，作出微安表的校準曲線MI指（校準曲線呈折線狀）4. 確定被校準電表的準確度等級計算電表的基本誤差:Imax100%rm 二Im式中V

11、max是厶I絕對值的最大值，Im是電表量程。根據(jù)電表的基本誤差與電表準確度等級的 關系a _100rm，在電表的七個等級中選一個數(shù)值大于或等于100rm的最小值即為該電表的等級。仿照上述方法確定被校準毫伏表的準確度等級?！咀⒁馐马棥? 連線時標準電池、電源正負極一定要接正確。2.實驗完畢后電動勢箱、電位差計的開關要全部斷開，測量選擇開關K2放在中間位置的“斷”檔上。3 實驗完畢后靈敏電流計應置于“短路”檔。【預習思考題】1 用電位差計和電壓表分別測量同一電阻兩端的電勢差時讀數(shù)是否相同？哪一個更準 確？為什么？2用電位差計進行測量時為什么必須先校正工作電流？【分析討論題】1 在校正電位差計工作電流時，如果靈敏電流計指針總是向一邊偏轉，無法調到補償狀態(tài)，你認為可能的原因是什么？如果在測量某電勢差時，也出現(xiàn)這種情況，可能的原因是什么？【附錄】1. DHBC-2型標準電勢和待測電勢使用介紹DHBC-2型產品選用高精度電壓基準源來代替標準電池，克服了標準電池的諸多缺點，不僅能作為標準電池用，還可利用電壓調節(jié)旋