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电位差计的使用

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【实验目的】

★基本要求 ◆提高要求
1、了解电位差计的设计思想、工作原理和结构特点;
2、掌握补偿法测电位差的原理;
3、学会校正电位差计的方法与技能;
4、学会用电位差计测量电压;
5、掌握电位调平衡的技能;
6、了解饱和标准电池的结构性能。

1、设计用电位差计校正电表的实验方案;
2、设计用电位差计测电阻的实验方案;
3、设计用电位差计借助热电偶测温的实验方案;
4、设计扩大电位差计的量程的实验方案。

【实验仪器】

UJ31型直流电位差计;检流计;标准电池;稳压电源;甲电池;温度计;待校正毫安表;

标准电阻;滑线变阻器;电键;导线等。

【实验原理】

1.电位差计的工作原理

电位差计的主电路如图1,NF是一根很长的均匀电阻丝,R1是可变电阻,调节它,使主电路的电流值达到厂家设计的一个定值I0。则电阻丝一定长度就对应一定的电压。

2.电位差计的校正

校正电位差计就是让主电路的电流达到厂家设计的定值。如果Bt和A0间的电位差等于标准电池电动势E0,按下电键K2检流计G的指针不偏转,则主电路的电流正好是I0,我们称电位差计已经校正好。

3.电位差计测电动势或电压

将校好的电位差计接上待测电动势,如图2,即将E0换成Ex,调节A点位置,使电键K2按下检流计指针不偏转就可从A点读出Ex值。

4. 电位差计的原理电路及温度补偿

把电位差计的主电路、校正电路和测量电路综合在一起,即为电位差计的原理电路图(电路如图3)。图中Bt为温度补偿微调旋钮。标准电池的电动势E0随着温度变化规律为

根据室温值调整温度补偿开关Bt即可实现温度补偿。

 

5. UJ31型箱式电位差计

UJ31型电位差计的板面如图4。A1A2A3 为测量盘调节它相当于调节电路图中的A的位置;P1P2P3为主电路中工作电流调节盘,调节它相当于改变电路图中的R1;BT为温度补偿盘,调节它相当于改变电路图中的Bt;“粗、细、短路”相当于电路图中的K2K3K4三个案件按键。

【实验步骤】

1. 练习箱式电位差计的使用
先校正电位差计,再用图5电路练习测“1”与“2”两端的电压。

2.用箱式电位差计测电阻

① 按图6连接测量线路。

② 分别将测量选择开关放在“未知1”和“未知2”位置,测标准电阻和被测电阻上的电压降,则可算出被测电阻


数据及计算如下(数据记录如表1):
注意:理应测量10组数据以上,这里仅表示一种方法,
故只给出三组数据
表1  用电位差计测电阻 RN=50Ω

次数

1

2

3

UN( mv )

     

Ux  ( mv )

     

Rx  (Ω)

     

|dR|(Ω)

     

3. 用箱式电位差计校准毫安表

(1) 按图8接线后,校准电位差计。

(2) 不断改变滑线变阻器的阻值,读出毫安表电流
,测出上相应的电流,算出各次的绝对
误差 
(3) 计算电表的准确度等级。即

数据及计算如下(数据记录如下表2):
注意:理应测量20组数据以上,这里仅表示一种方法,故只给出三组数据
表2  用电位差计测电流 RN=50Ω

次数

1

2

3

Ii(mA)

     

UN(mV)

     

Ixi(mA)

     

Δi(mA)

     

【思考与讨论】

1.测电压时,发现检流计总往一边偏,调不平衡,试分析可能的原因?
答:检流计总往一边偏,调不平衡,试分析可能的原因有:电池的极性接反;电阻阻值过大,使电阻两端电压过大,超出电位差计的测量范围;电阻与电位差计之间的导线有断路;电位差计需要重新校准。

2.校正电位差计时,按下检流计按钮发现指针有偏转,为什么就应立即松开按钮?
答:根据图13-6可知校准时电位差计的主电路与标准电池相连。而标准电池的容量是出厂时就校准好了的,一旦使其有连续电流通过,不是使其充电就是使其放电。标准电池一旦被充电或放电就不再“标准”。

3.如何用电位差计校正电压表?试简述实验方法并画出电路图。
答:理论上可按下图9实验,即将待校正电压表与标准电阻RN并联,比较电压表读数与电位差计的读数,用最大差值除以电压表量程即可得到电压表的等级度。但通常电压表量程较大,而电位差计可测值较小,图9是不能实际进行实验的,故可采用图10的方法进行实验,即给标准电阻RN串联一个精度较高的大电阻R1(比如用电阻箱取值),用电位差计测出分压值,进而推算出电压表中的电压值,再与电压表示值进行比较。这也是扩大电位差计量程的一个方法。