实验十一 电位差计及其应用.docx
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1、实验十一 电位差计及其应用实验十一 电位差计及其应用 1 了解电位差计的工作原理、结构、特点与操作方法。 2 掌握用电位差计测电池的电动势的方法。 电位差计,标准电池、检流计、待测电池、直流稳压电源、导线若干。 一般用伏特表测电位差或电动势时,由于伏特表自身的内阻在电路中有分流作用,往往产生较大的测量误差。而用电位差计测电位差或电动势时,却不存在这个问题。 箱式电位差计是用来精确测量电池电动势或电位差的专门仪器。它采用电位比较方法依据补偿原理进行测量,由于与之配合使用的标准电池电动势非常稳定,用做检测电流的灵敏电流计灵敏度很高,加上箱式电位差计的电压比较电路精确度较高,因此,它能精确地测量待测
2、的电位差和电池的电动势。同时,因为箱式电位差计精度很高,常用来校正电压表和电流表。 图8-1 电压补偿原理图 图8-2 电位差计原理简图 1电压补偿原理 图8-1为电压补偿原理图。在图8-1中,Ex为被测未知电动势,E0为可以调节的已知电源,G为检流计。在此回路中,若E0Ex,则回路中一定有电流,检流计指针偏转。调整E0值,总可以使检流计G指示零值,这就说明此时回路中两电源的电动势必然是大小相等,方向相反,数值上有Ex=E0,因而相互补偿。这种测电压或电动势的方法称为补偿法。电位差计就是应用这种补偿原理设计而成的测量电动势或电位差的仪器。 由上可见,构成电位差计需要有一个特定的可调电源E0,而
3、且要求它满足两个条件:它的大小便于调节,使E0能够和Ex补偿;它的电压很稳定,并能读出精确的伏特值。 2电位差计原理 图8-2为电位差计原理图。电位差计应用的补偿原理,是用可调的已知电压E0=IR0与被测电动势Ex相比较,当检流计指示零时,两者相等从而获得测量结果,如图8-2所示。由欧姆定律U=IR可知,要想得到可调的已知电压E0,可先使电流I确定为一恒定的已知标准电流I0,然后使I0流过电阻R,如果Ra的大小可调并可知,则Ra两端的电压降U即为可调已知,有U=I0Ra,将Ra两端的电压U引出,并与未知电动势Ex进行比较,组成补偿回路,则U相当于上面所要求的“E0”。 在图8-2中,ERRsR
4、p组成辅助回路,ExKGRa和EsRsGK各组成一个补偿回路。 校准工作电流 辅助回路中的电流叫工作电流。为使Ra中通过的电流是已知的标准电流I0,在图8-2中,使开关K倒向右端1,调节Rp改变辅助回路中的电流,当检流计指示零时,Rs上的电压降恰与补偿回路中标准电池的电动势Es相等,有Es=I0. Rs, ,由于Es和Rs都是很准确的,所以这时辅助回路中的工作电流就被精确地校准到所需要的I0值。 图8-3 UJ-31型电位差计面板示意图 测量未知电动势 在图8-2中,把K倒向左端2,保持I0不变,只要ExI0R,总可以滑动Ra使检流计再度指示为零,此时可得 Ex=I0Ra=EsRa Rs由于测
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