試驗八電位差計的原理和使用

1、實驗八電位差計的原理和使用【實驗?zāi)康摹?堅握電恒差計的工悴腺理和止確使用方法，加深對補愷法割量原理的理解和運 用"2. 訓(xùn)練簡m測量電路的址計和測呈條件的選擇=【實驗儀器】©圖5.R.1電位差刊的工作原理UJ31型直流電位差il、SS1791雙賂輸陽直流穩(wěn) 壓社源、標(biāo)淮電池、標(biāo)那電限、AC15/5 敏電流訃“ FJ31型直流分壓納、滑錢變阻器"直淤電阻輸、持 校驗皚表、待測電池、持測電陽"開關(guān)和導(dǎo)銭等口【實驗原理】如圖5.8.1所示，電位差計的丁作脫理是根據(jù)堪 用補償法，先便標(biāo)準(zhǔn)電池耳與測撬電略巾的精密電 帆局的兩端電勢差4相比較再使纓測電勢差（或 電壓

2、）忌耳準(zhǔn)確可變的電勢差相比較，通過檢濟(jì) 計G兩次描零來獲得測貳箱果-電爪補償驚理也可 從電勢差計的"校準(zhǔn)”和占測址協(xié)兩個步驟中理解匚校硯 將KzTTIpJ -*標(biāo)?V笹盤檢淪il和校卅電路聯(lián)接.R取一樓定值，其人小由標(biāo) 淮電池酚的電動勢確定；把陽合上，調(diào)節(jié)Rp,僮檢ifi計G抽零，即En= IRm此時測竝 電晤的Tfl：電淤已謂好為I = EHfR, o較準(zhǔn)工作電流的目的；使測宦電蹄中的乩流過個 已知的標(biāo)淮業(yè)加h以促證鳴電限盤上的電壓示值（刻度值）與其（桔密電限&卜一的）實 際電用值相一致:測瑩；將氐打向“術(shù)知”位輕、檢流計和被測電路聯(lián)按.保持人不變（即陸不變?nèi)?K| I遍節(jié)

3、屁，使檢淤il G描零，即有£z=t4 = 4E由此可得E“ =丄巴，由于輸式電位差計面板上的側(cè)盤盤星根掘 凡電阻tfl標(biāo)出其對 ftA應(yīng)的電用刻度值，因此只要関HRz電限盤刻度的電斥諸數(shù)，即為被測電動勢兔的測st值.Y4O。 0-0+0-0+0-040標(biāo)眸 檢瀕討5.7-6.4V 未知1 耒知25,ft,2UJ31型電位差il両板圖所以電位差計便用時.一定要先“?；炊蟆皽y呈”，兩齊不能fflst：【實驗裝置】L UJ31 E電也差計UJSI型鞘式電也差計是一種測量低 電勢的電位差討，其測童范閘為 V-lAmV （肩登 xl 杓）或lO/r -I7lmr ( lx 10 便用5.7

4、76.4卩外接工作電源，標(biāo)準(zhǔn)電池和靈敏電流計均外接，其而板圖如圖5. & 2所示。調(diào) 節(jié)工作電流（即校準(zhǔn)）時分別詭節(jié)© （粗調(diào)）、Rpt （中調(diào)）和 J （細(xì)調(diào)）三個電陰轉(zhuǎn) 盤，以保證迅速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)工作電流。是為了適應(yīng)溫度不同時標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的變化而 設(shè)送的，半溫度不同引起標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢變化時，通過調(diào)節(jié)使T作電流保持不變。心 被分成I （"）、n （xO.l ）和TTT（xO.OOl）三個電陰轉(zhuǎn)盤，井在轉(zhuǎn)盤上標(biāo)出對應(yīng)的 電壓值，電位差計處于補償狀態(tài)時可以從這三個轉(zhuǎn)盤上直接讀出未知電動勢或未知電壓.左 下方的“粗”和“細(xì)”兩個按鈕，其作用是：按下“粗”鐵鈕，保護(hù)電阻和

5、靈敏電流計串聯(lián), 此時電流計的滅敏度降低；按下“細(xì)”按鈕，保護(hù)電阻被爼昭，此時電流計的靈敏度捉烏。 心為標(biāo)準(zhǔn)電池和未知電動勢的轉(zhuǎn)換開關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電說計、T：作電源和未知電動勢 耳由相應(yīng)的接線柱外按。UJ31型電位差計的使用方法：（1）將K?置到“斷”，£置于“ xl”檔或“ xIO w視被測蜀值而定），分別接上標(biāo)?ft電池、靈敏電流計、T作電源.被測電動勢（或電用）接于“未知1”（或“未知2”）。（刃根據(jù)溫度修止公式計算標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢E（0的值，調(diào)節(jié)出的示值耳其相等.將K盡“標(biāo)準(zhǔn)”檔，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)心、心2和5,使靈敏電流計指針折冬，再 按下“細(xì)”按鈕，用Rpi和 J枯

6、確調(diào)節(jié)至靈敏電流計描針描冬。此操作過程稱為“校準(zhǔn)”. 將心直“未知1”（或“未知2”）位負(fù)，按下“粗"按鈕，調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤I、n 使靈敏電流計折冬，再按下“細(xì)”按鈕，枯確調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤UT使杲敏電流計描零。瀆數(shù)轉(zhuǎn) 盤T、TT和TTT的示值乘以相應(yīng)的倍率后相加，再乘以K|所用的倍率，即為被測電動勢（或 電用）耳。此操作過程稱作“測量”。木實驗室使用的UJ31電位差計的準(zhǔn)確度等級為0. 05級，在周用溫度耳20C相差不在 的條件下，其基木誤差限為冷=±（Q.Q5%Ux+O.5U）（5.&1）式中的AU為電位差計的最小分度值，即當(dāng)倍率取“xlO ”時AU為10“/,當(dāng)倍 率取

7、“xl ”時At/為1“/2.標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池的使用參閱§3. 6。3 . FJ31型直流分樂箱公斥箱是用來擴(kuò)人電位差il益程的，它實際上是由若T個準(zhǔn)確度很高的電陽串聯(lián)Ml成的 分JK器分用箱上分別標(biāo)明了毎一檔的倍率，使用時，選擇合適的分壓比n,將分用箱的“輸 入端”與待測的電動勢（或電斥）相接，“輸出端” 電位差計的“未知”端相接，則所測 電動勢（或電IK）等于電位差計上的讀數(shù)乘以分JK箱上的倍率數(shù)n,即電位差瀆數(shù)值。4. 靈敏電流計靈放電流計的使用參閱§3.5?！緦嶒瀮?nèi)容】1. 用電位差計校準(zhǔn)量程為3卩（或75mV）的電壓表（參考電路如圖5.8.3,圖584）（1）設(shè)計

8、較準(zhǔn)電壓表的控制電路，要求控制電路的電壓調(diào)節(jié)范用在0 3V （或O75mV） 間連續(xù)可詭。（2）根據(jù)電位差計和待校電樂表的量程，選取適半的分斥比。（3）作AS-S校準(zhǔn)曲線，對待校電用表的粕度作出評價。4）估算電表校驗裝置的誤差，井判斷它是否小于電表基木誤差限的1/3,進(jìn)而得出校 驗裝輕是否合理的初步結(jié)論。圖5.8.3用電位差計校止電伏表圖5.8.4用電位差計校止伏特表2. 用電位差計校準(zhǔn)量程為15加/ （或30mA）的電安表（參考電路如圖5.8.5）（1 ）設(shè)計較準(zhǔn)電安表的控制電賂.要求控制電略的電沈調(diào)節(jié)范陽徃0.00 15.00mJ （O-30mA）內(nèi)連續(xù)可調(diào)。（2）選取適半的取樣電阻和變阻

9、器甲值。（3 ）作AIK-Jx校止曲線，對待校電流表的楕度作出評價。（4）估算電表校驗裝宜的誤差，并判斷它杲否小于電表基木誤差限的1/3,進(jìn)而得 出校驗裝置是否合理的初步結(jié)論.3用電位差計測量干電池的電動勢（參考電路如圖5.8.6）（1）根據(jù)電位差計的量程和被測干電池，選取適半的分壓器的分用比。門冋門門厲門A +6 6 A A +6 d 你準(zhǔn) 檢流計5.7-6.4VUJ31型電位芒-h! 耒知1計-O +O 未知2一 6 +6 63 A +6 -<麻準(zhǔn)檢流計5.7-6.4VUJ31型電位去+6 O +O 未知1 未知2i計圖5.8.5用電位差計校止電安表圖5.8.6用電位差計測空干電池(

10、2)測呈次數(shù)不少于6次，并進(jìn)行謀差分析寫出T電池的測呈結(jié)果£； 土4.用電位差計測電阻值(參考電路如圖5.8.7)(1)令穩(wěn)壓電源固定輸出1.5卩，設(shè)計測定電阻的控制電路，由于實驗室捉供的UJ31 型直濟(jì)電位差計有兩紐輸入測量端，則應(yīng)設(shè)計一個能對標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測電陰的端電用作連續(xù) 測瑩的控制電路。(2)選擇合適的測量條件，包桔： 標(biāo)準(zhǔn)電阻，控制電路的T作電流和變阻器的 阻值.(3 )測扭次數(shù)不少于6次,計算不 倘定度.給出測垃結(jié)果& ±亠。上述實驗內(nèi)容可任選兩項完成?！咀a(chǎn)事項】1實驗前熟悉UJ31型直流電位差計各 碇鈕、開關(guān)和接線端鈕的作用。接線路時注 意各電源及未

11、知電壓的極性門®門-Z =-6 +<4 A 6 一右 +6 一右 +6-A +<標(biāo)準(zhǔn)檢頁計5.7-6.4V未知1未知2UJ31型電位差計圖587用電位差訃測電阻2.檢査并調(diào)整電表和電流計的冬點，開始時電流計應(yīng)迂于英靈敏度展低檔O0.01檔),以后逐步提離靈敏度檔次。3. 為防止T作電流的波動，每次測電壓前都應(yīng)校準(zhǔn).并且測量時，必須保持標(biāo)準(zhǔn)的T 作電流不變.即半矗宜“未知1"或“未知2”測總待測電JK時，不能調(diào)節(jié)胚之“粗"、“中S “細(xì)”三個旋紐。(為什么？)久測必須預(yù)先估舜被測電樂值，并將測呈盤I. lb TTT調(diào)到估算值。5. 使用UJ31型電位差計

12、，調(diào)節(jié)微調(diào)刻度盤TTT時，其刻度絞缺口內(nèi)不屬于磁數(shù)范禺，進(jìn) 入這一范用時測雖電賂已經(jīng)斷開此時檢流計雖回到中間平衡位垃亦不是電略達(dá)到平衡狀態(tài) 的描示【思考題】1. 輸式電位差計的T作原理是什么？使用箱式電位差計時.為什么要“先校準(zhǔn)，后測 h ?2. 為什么要使T作電流標(biāo)準(zhǔn)化？3電位差計的而板上的粗、中、細(xì)三個旋鈕的作用是什么？4. 在接線、拆線或調(diào)節(jié)未知電壓/之亂 必須先把Ku （或宜“斷”處，其目的是 什么？5箱式電位差計左下角之“粗”、“細(xì)”兩個按鈕的作用妊什么？如何使用？6 .測量時為什么要估算井預(yù)置測竝盤的電位差值？接線時為什么要特別注意電壓極性 毘否止確？7 .校準(zhǔn)（或測屋）時如果無論怎樣調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)盤（或測量盤），電流計總是偏向一側(cè), 可能有哪幾種原因？8. 什么是“補償法” ？用這種方法測電動勢有什么待點？9. 如果電位差計沒有嚴(yán)格校準(zhǔn)，T作電流偏人，將使測量結(jié)果偏人還是偏??？【附尺】I. 在用電位差計校準(zhǔn)電流表時，是通過用電位差計測屋標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電斥來轉(zhuǎn)化成標(biāo) 準(zhǔn)電流，進(jìn)而刃電流表各點進(jìn)行校止。估算電表校驗裝迓的祝差，并判斷它杲否小于電表基 木涙差限的1/3,進(jìn)而得出校驗裝迓是否合理的結(jié)論。估算時只要求考慮電位差計的基木謀 差限及標(biāo)準(zhǔn)電陰尺，的謀差，可用下式確定：