電位差的使用

《電位差的使用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電位差的使用（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,電位差計的使用,實驗?zāi)康?1了解補(bǔ)償法測量原理；,2了解電位差計的結(jié)構(gòu)、正確使用電位差計。,3用電位差計測量干電池的電動勢和電阻的阻值,實驗儀器,UJ36a型箱式電位差計，分壓箱，待測干電池，固定電阻，導(dǎo)線,實驗原理,在圖,1,的電路中，設(shè),E,0,是電動勢可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電源，,E,x,是待測電池的電動勢（或待測電壓,U,x,），它們的正負(fù)極相對并接，在回路串聯(lián)上一只檢流計,G,，用來檢測回路中有無電流通過。設(shè),E,0,的內(nèi)阻為,r,0,；,E,x,的內(nèi)阻為,r,x,。根據(jù)歐姆定律，回路的總電流為：,(1),

2、實驗原理,如果我們調(diào)節(jié),E,0,使,E,0,和,E,x,相等，由(1)式可知，此時,I,=0，回路無電流通過，即檢流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時稱電路的電位達(dá)到補(bǔ)償。在電位補(bǔ)償?shù)那闆r下，若已知,E,0,的大小，就可確定,E,x,的大小。這種測定電動勢或電壓的方法就叫做,補(bǔ)償法,。,顯然，用補(bǔ)償法測定,E,x,，必須要求,E,0,可調(diào)，而且,E,0,的最大值,E,0max,E,x,，此外,E,0,還要在整個測量過程中保持穩(wěn)定，又能準(zhǔn)確讀數(shù)。在電位差計中，,E,0,是用一個穩(wěn)定性好的電池（,E,）加上精密電阻接成的分壓器來代替的，如圖2所示。,實驗原理,圖2中，由電源,E,、限流電阻,R,1,以及均勻電

3、阻絲,R,AD,構(gòu)成的回路叫做,工作回路,。由它提供穩(wěn)定的工作電流,I,0,，并在電阻,R,AD,上產(chǎn)生均勻的電壓降。改變,B,、,C,之間的距離，可以從中引出大小連續(xù)變化的電壓來，起到了與,E,0,相似的作用。為了能夠準(zhǔn)確讀出該電壓的讀數(shù)，使用一個標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行校準(zhǔn)。換接開關(guān),K,倒向“1”端，接入標(biāo)準(zhǔn)電池,E,S,，由,E,S,、限流電阻,R,2,、檢流計G和,R,BC,構(gòu)成的回路稱為,校準(zhǔn)回路,。把,B,、,C,固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄈ鐖D中的位置），設(shè),R,BC,=,R,S,，調(diào)節(jié),R,1,（即調(diào)節(jié),I,0,），總可以使校準(zhǔn)回路的電流為零，即,R,S,上的電壓降與,E,S,之間的電位差為零，達(dá)

4、到補(bǔ)償。,實驗原理,由歐姆定律可知：,這一過程叫做電位差計的校準(zhǔn)，又稱“,工作電流的標(biāo)準(zhǔn)化,”。,即,測量,E,x,時，把換接開關(guān)投向“2”端，接入待測電池,E,x,。接入待測電池,E,x,，由,E,x,、限流電阻,R,2,、檢流計G和,R,BC,構(gòu)成了,測量回路,。調(diào)節(jié)BC之間的距離，總可以找到另一位置BC，使測量回路的電流為零，即,R,BC,上的電壓降和,E,x,之間的電位差為零，測量回路達(dá)到補(bǔ)償。設(shè)此時,R,BC,=,R,x,，于是有,以上這種調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ凶觥?定流變阻,”調(diào)節(jié)法,可推導(dǎo)出,(2),(3),實驗原理,UJ36a型電位差計的工作原理如圖3所示。圖中,E,x,是待測電動

5、勢；,E,S,是標(biāo)準(zhǔn)電池；,R,S,是標(biāo)準(zhǔn)電阻；G是檢流計。,實驗原理,當(dāng)把開關(guān),K,擲向,aa,端時，標(biāo)準(zhǔn)電池,E,S,所在回路接通，調(diào)節(jié)工作回路中的電阻,R,p,，即改變通過標(biāo)準(zhǔn)電阻,R,S,及,R,AB,的電流，直至檢流計G的指針指零，此時,把開關(guān),K,擲向,bb,端，待測電動勢,E,x,所在回路接通，調(diào)節(jié)電阻,R,AB,上的活動觸頭,c,、,d,，直至檢流計G的指針指零，則,用電位差計測量電動勢(電壓)的優(yōu)點,檢流計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。,用伏特計測量電池電動勢時，必定有電流流過伏特計，因此伏特計測得的是電源的端電壓，而不是電源的電動勢。用電位差計測量時，

6、電位補(bǔ)償原理決定了測量回路中無電流流過，故測量結(jié)果就是電源的電動勢。,電位差計在測量時，工作電流,I,0,一經(jīng)調(diào)定就不能再動，因此,I,0,保持為一常數(shù)。由（3）式可知電動勢的測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（實際上這兩者都非常容易作到0.05的準(zhǔn)確度或更高），電位差計的測量準(zhǔn)確度就可以很高，一般不難達(dá)到0.05的準(zhǔn)確度。伏特計由于受到制造工藝上的限制，準(zhǔn)確度達(dá)到0.5就不容易了，再提高準(zhǔn)確度則更困難。,實驗內(nèi)容及步驟,1. 測量干電池的電動勢。,(1) 把電位差計的“倍率開關(guān)”旋向,1檔，此時電位差計的工作回路接通，帶電流放大器的檢流計的電源也

7、接通。調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕可調(diào)整電流放大器的工作點，使檢流計指零。,(2) 把電位差計的“校準(zhǔn)、測量開關(guān)”扳向“標(biāo)準(zhǔn)”端，調(diào)節(jié)“,R,P,”旋鈕，使檢流計指零，完成電位差計的“工作電流標(biāo)準(zhǔn)化”。,(3) 將電位差計的“校準(zhǔn)、測量開關(guān)” 扳向“未知”端，調(diào)節(jié)步進(jìn)旋鈕和滑線讀數(shù)盤，使檢流計指零。則,未知電動勢,Ex,=（步進(jìn)旋鈕讀數(shù)+滑線盤讀數(shù)）倍率,干電池電動勢,E,=,Ex,分壓箱衰減電壓的倍數(shù),儀器介紹,實驗內(nèi)容及步驟,2. 測量干電池的內(nèi)阻。,如圖（4）所示，開關(guān),K,合上。設(shè)電源內(nèi)阻為,r,，電流為,I,，干電池的端電壓為,U,，則,實驗內(nèi)容及步驟,3. 測量電位差計的靈敏度。,按正常的操作步驟測完某個電壓后（此時電位差計達(dá)到平衡），轉(zhuǎn)動滑線盤，使補(bǔ)償電壓讀數(shù)改變,E,x,，相應(yīng)檢流計的指針會偏轉(zhuǎn),n,格。定義,這就是該電位差計在該實驗條件下的靈敏度。實驗測定,S,時取,n,=1.0,格，并左、右各做一次取平均。,一般人眼的能力，在使用了“躍接法”等正確操作方法后，,n=,0.1,格是能覺察的最小偏轉(zhuǎn)格數(shù)，與之相應(yīng)的,E,x,就是電位差計能判別的最小電壓極限。,思考題,1. 為什么電位差計可以實現(xiàn)高精確度的測量？,2. 為什么可以用電位差計測量電源的電動勢？,3. 電位差計的靈敏度對電壓的測量誤差有何影響？怎樣提高電位差計的靈敏度？,