实验：直流电位差计的使用

直流电位差计的使用实验

电位差计是利用电压补偿原理精确测量直流电压和电动势的仪器。如果配用标准电阻，还可以精确测量电流和电阻，它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测量中，是电磁测量中常用仪器之一。本实验用电位差计测量电表内阻和校准电表。

【实验目的】

1．了解电位差计的工作原理和结构特点，掌握其使用方法。 2．用电位差计测电流表的内阻。 3．用电位差计校准电流表。 【实验器材】

UJ36型携带式直流电位差计、毫安表、微安表、工作电源、滑线变阻器、标准电阻２个（10?，100?）、双刀双掷开关等。

【实验原理】

一、电位差计的工作原理

如果要测未知电动势Ex，原则上可按图5-20-1安排电路。其中E0是可调电压的电源。调节E0使检流计指零，则表示在这个回路中电动势Ex和E0必然大小相等，即

Ex?E0 （5-20-1） 这时，我们称电路达到补偿。在补偿条件下，如果E0的数值已知，则Ex即可求出。根据此原理制成的测量电动

势或电位差的仪器称为电位差计。

我们可以用分压电路来获得可调的电压，如图5-20-2所示，其中电源E、限流电阻RP，分压电阻R和标准电阻RN联成一个回路，称为辅助回路。分压电阻的滑动端c和固定端b与待测电源Ex、电流计连成另一回路，称为补偿回路。

调节滑动端c，当电流计中无电流通过时，设辅助回路中的电流强度为I0，cb段的电阻值为Rx，则cb段的电压Ucb?I0Rx与Ex相等，即

图5-20-1 电位差计的补偿原理

Ex?I0Rx （5-20-2） 在实际的电位差计中，I0是一个规定值，为了使辅

助回路中的电流正好等于该规定值，采用了标准电池，其电动势EN是已知的（由实验室给出），电路如图5-20-3所示。

使用电位差计测量电动势（或电位差），要分两步进行：

1．校准：为了使R中流过的电流是标准电流I0，将图5-20-3中S2倒向EN端。调节RP，改变辅助回路中的电流，使检流计指零，则EN?I0RN。由于EN和RN都很准确地已知，这时辅助回路中的电流就被精确地校准到

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图5-20-2 电位差计的基本电路

图5-20-3 电位差计电路图

所需要的值。此后的实验中RP不得再变。

2．测量：把开关S2倒向Ex一边，只要Ex?I0Rab，总可以滑动c的位置使检流计再度指零，这时cb间的电压降恰好和待测电动势Ex相等，即

Ex?I0Rx

由于设计电位差计时，已经根据R大小将电阻的数值转换成电压刻度，故可在仪器上直接读出被测电动势Ex的大小。如果要测任一电路两点间的电位差，只需将待测两点接入补偿回路代替Ex即可。

二、用电位差计校正电流表

校正电流表的电路如图5-20-4所示，图中毫安表为被校准电流表，R为限流器，Rs为标准电阻，有４个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下面两个是电压接头，接电位差计。

电位差计可测出Rs上的电压Us，则流过Rs中电流的实际值为

图5-20-4 电位差计校正电流表电路

I0?Us/Rs

在毫安表上读出电流指示值I，与I0进行比较，其差值?I?I?I0称为电流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差?Im，按式（5-20-3）确定电流表级别。

a??Im?100% （5-20-3） 量限为了使被校准电流表校准后有较高的准确度，电位差计与标准电阻的准确度等级必须比被校电表的级别高得多。

三、用电位差计测电流表的内阻

电路如图5-20-5所示，S1是双刀双掷开关，Rs是标准电阻，Rg是待测电流表内阻。由于Rg两端的电压Ug?I0Rg，Rs两端的电压Us?I0Rs，所以有

Rg?UgUsRs （5-20-4）

用电位差计分别测出电压Ug与Us，由式（5-20-4）可求出Rg。

【实验内容】

一、校正电流表

1．按图5-20-4连接线路。

2．对被校毫安表各刻度示值（1、2、3、4、5mA）逐一进行校准（注意在选择标准电阻时，应使电位差计上读取尽量多的有效数字）。

二、测电流表的内阻。 1．按图5-20-5连接线路。

2．测电流表（0～5 mA）的内阻。标准电阻Rs取10?，读出Ug与Us。

3．测微安表的内阻，标准电阻Rs取100?，读出Ug与Us。为了减小误差，每组数据

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图5-20-5 电位差计测电流表内阻电路

分别测2次，求其平均值。

【数据处理】

1．算出电流表的标准值I0与指示值I的差值，即为修正值。用坐标纸作修正值?I与I的校正曲线（修正值?I为纵坐标，I为横坐标）。

2．找出标准值与指示值之间的最大差值（用绝对值表示），求出被校准的电表的级别a。 3．利用式（5-20-4）求出电流表和微安表的内阻Rg。 【思考题】

1．能否用伏特计测量电池的电动势？如果认为可能，画出电路图并写出主要的测量步骤。

2．在使用电位差计的过程中，如果发现检流计指针总往一边偏，无法调到平衡，试分析可能有哪些原因？

3．能否用UJ36型电位差计较正电压表？提出你的测量线路和测量的主要步骤。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o0vo.html