實(shí)驗(yàn)十一線式直流電位差計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)十一線式直流電位差計(jì)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解補(bǔ)償法測(cè)量原理；2了解電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)、工作原理；3掌握線式電位差計(jì)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和電位差的方法；4. 學(xué)會(huì)使用線式電位差計(jì)測(cè)量電阻。2實(shí)驗(yàn)原理 在圖1的電路中，設(shè)E0是電動(dòng)勢(shì)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電源，Ex是待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)（或待測(cè)電壓Ux），它們的正負(fù)極相對(duì)并接，在回路串聯(lián)上一只檢流計(jì)G，用來(lái)檢測(cè)回路中有無(wú)電流通過(guò)。設(shè)E0的內(nèi)阻為r0；Ex的內(nèi)阻為rx。根據(jù)歐姆定律，回路的總電流為： (1)3實(shí)驗(yàn)原理如果我們調(diào)節(jié)E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此時(shí)I=0，回路無(wú)電流通過(guò)，即檢流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí)稱電路的電位達(dá)到補(bǔ)償。在電位補(bǔ)償?shù)那闆r下，若已知E0的大小，

2、就可確定Ex的大小。這種測(cè)定電動(dòng)勢(shì)或電壓的方法就叫做補(bǔ)償法。顯然，用補(bǔ)償法測(cè)定Ex，必須要求E0可調(diào)，而且E0的最大值E0maxEx，此外E0還要在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中保持穩(wěn)定，又能準(zhǔn)確讀數(shù)。在電位差計(jì)中，E0是用一個(gè)穩(wěn)定性好的直流穩(wěn)壓電源加上精密電阻接成的分壓器來(lái)代替的，如圖2所示。4實(shí)驗(yàn)原理原理圖B圖2 電位差計(jì)原理圖RpK1ECADDGEnExK25實(shí)驗(yàn)原理 圖2中，由電源E、限流電阻Rp以及均勻電阻絲RAB構(gòu)成的回路叫做工作回路。由它提供穩(wěn)定的工作電流I0，并在電阻RAB上產(chǎn)生均勻的電壓降。改變C、D之間的距離，可以從中引出大小連續(xù)變化的電壓來(lái)，起到了與圖1中E0相似的作用。為了能夠準(zhǔn)確讀出

3、該電壓的讀數(shù)，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行校準(zhǔn)。換接開(kāi)關(guān)K2倒向上端，接入標(biāo)準(zhǔn)電池En，由En、檢流計(jì)G和RCD構(gòu)成的回路稱為校準(zhǔn)回路。把C、D固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄈ鐖D中的位置），調(diào)節(jié)Rp（即調(diào)節(jié)I0），總可以使校準(zhǔn)回路的電流為零，即RCD上的電壓降與En之間的電位差為零，達(dá)到補(bǔ)償。6實(shí)驗(yàn)原理由歐姆定律可知： 這一過(guò)程叫做電位差計(jì)的校準(zhǔn)，又稱“工作電流的標(biāo)準(zhǔn)化”。 測(cè)量Ex時(shí)，把換接開(kāi)關(guān)投向下端，接入待測(cè)電池Ex。由Ex、檢流計(jì)G和RCD構(gòu)成了測(cè)量回路。調(diào)節(jié)CD之間的距離，總可以找到另一位置CD，使測(cè)量回路的電流為零，即RCD上的電壓降和Ex之間的電位差為零，測(cè)量回路達(dá)到補(bǔ)償。于是有 以上這種調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)?/p>

4、方法，叫做“定流變阻”調(diào)節(jié)法 (2)(3)7即由式(2) 、（3），得（4）令得 上式中Ln、Lx分別為電阻RCD、RCD對(duì)應(yīng)的電阻絲長(zhǎng)度。V0表示電阻絲單位長(zhǎng)度上的電壓降，單位為V/m。（5）實(shí)驗(yàn)原理8實(shí)驗(yàn)原理 （5）式中V0的大小決定了線式電位差計(jì)的量程，可根據(jù)實(shí)際測(cè)量值取較接近的量程，以減小誤差。 本實(shí)驗(yàn)取V00.30000V/m，則標(biāo)準(zhǔn)化電阻絲長(zhǎng)度為： 由上述原理可知，電位差計(jì)是通過(guò)先后二次補(bǔ)償，比較相應(yīng)的電阻絲長(zhǎng)度來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的，這種方法又叫比較法則9用電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)(電壓)的優(yōu)點(diǎn)檢流計(jì)G只作指零儀器，消除了利用偏轉(zhuǎn)指示所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。 用伏特計(jì)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)，必定有電流流

5、過(guò)伏特計(jì)，因此伏特計(jì)測(cè)得的是電源的端電壓，而不是電源的電動(dòng)勢(shì)。用電位差計(jì)測(cè)量時(shí)，電位補(bǔ)償原理決定了測(cè)量回路中無(wú)電流流過(guò)，故測(cè)量結(jié)果就是電源的電動(dòng)勢(shì)。電位差計(jì)在測(cè)量時(shí)，工作電流I0一經(jīng)調(diào)定就不能再動(dòng)，因此I0保持為一常數(shù)。電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量誤差僅取決于電阻絲和標(biāo)準(zhǔn)電池的誤差。只要電阻絲的電阻和標(biāo)準(zhǔn)電池能保證高度準(zhǔn)確，電位差計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度就可以很高。10實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1.按回路接線 2.電位差計(jì)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化（選取Ln=En（t）/0.30000m） 3.測(cè)量待測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)，采用左右逼近法，取平均值 Lx（Lx1+Lx2）/2 4.數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表示。 5.誤差與故障分析11儀器介紹 11線電位差計(jì)、變阻器、檢流計(jì)，穩(wěn)壓電源、開(kāi)關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)電池、待測(cè)電池等。 標(biāo)準(zhǔn)電池 標(biāo)準(zhǔn)電池En用作電動(dòng)勢(shì)的參考標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定性好， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但溫度系數(shù)大，易碎，不可作為電源使用。 標(biāo)準(zhǔn)電池溫度修正工式：使用標(biāo)準(zhǔn)電池時(shí)應(yīng)注意：1.標(biāo)準(zhǔn)電池輸入、輸出最大瞬時(shí)電流不宜超過(guò)1微安。因此不允許用電壓表去測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電池兩端的電壓，更不能使標(biāo)準(zhǔn)電池短路。2.標(biāo)準(zhǔn)電池不允許振動(dòng)，搖晃，倒置或傾斜。12思考題 1、電位差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用什么原理？2、用箱式電位差計(jì)測(cè)量電位差時(shí)，無(wú)論調(diào)到什么位置，檢流計(jì)指針總是無(wú)法指零，而