电位差计研究性实验报告

北京航空航天大学物理实验研究性报告

实验专题 第一作者 第二作者 院（系）名称

电位差计及其应用

李萌 凌勇

自动化科学与电气工程学院

2014年12月15日

目录

北京航空航天大学物理实验研究性报告 .......................................................................... - 1 - 目录...................................................................................................................................... - 2 - 1.摘要................................................................................................................................... - 3 -

关键字： ...................................................................................................................... - 3 - 2.实验原理 ........................................................................................................................... - 3 -

图一 .............................................................................................................................. - 3 - 2.1 补偿原理 ............................................................................................................... - 3 - 2.2零示法 .................................................................................................................... - 3 - 2.3测量原理 ................................................................................................................ - 4 - 2.4 UJ25型电位差计 .................................................................................................. - 4 - 3. 实验仪器 ......................................................................................................................... - 6 - 4. 实验步骤 ......................................................................................................................... - 6 -

4.1 自组电位差计 ....................................................................................................... - 6 - 4.2 UJ25型箱式电位差计 ....................................................................................... - 6 - 5.实验数据处理 ................................................................................................................... - 7 -

5.1自组式电位差计测电动势 .................................................................................... - 7 - 5.2 UJ25型电位差计测电动势 .................................................................................. - 8 - 5.3 UJ25型电位差计测电阻 ...................................................................................... - 9 - 6. 误差分析 ......................................................................................................................... - 9 -

6.1电位差计工作电源电压不稳： ............................................................................ - 9 - 6.2检流计灵敏度误差 .............................................................................................. - 10 - 6.3调平检流计时人眼与检流计未保持平衡 .......................................................... - 10 - 6.4标准电源的电动势变化 ...................................................................................... - 10 - 7. 实验改进 ....................................................................................................................... - 10 -

7.1 测出电压随时间的变化情况 ............................................................................. - 10 - 7.2 保持水平视线读数 ............................................................................................. - 10 - 7.3 选择适宜灵敏度 ................................................................................................. - 10 - 8. 感想与总结 ................................................................................................................... - 11 - 【参考文献】 .................................................................................................................... - 11 -

附件：原始数据 ........................................................................................................ - 12 -

1.摘要

本研究性实验阐述了电位差计测量干电池电动势的实验原理和实验步骤，旨在了解电位差计及其应用，并在此基础上，对自组式电位差计和UJ25型箱式电位差计的相关实验进行了分析，讨论和改进。

关键字：电位差计；补偿原理；UJ25型电位差计；电阻；系统误差。

2.实验原理

电位差计是利用电压补偿原理制成的一个内阻真正无穷大的电压表，用于精密测量电势差或者电压。同理，利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。

图一

图1

2.1 补偿原理

由于如果直接把伏特表接到干电池两级进行测量(如图1左所示) 会因伏特表分流产生接入误差，为了避免接入误差。采用补偿电路（如图1右所示）。

补偿原理正是电位差计高精确度的来源，它精巧的利用了电阻之间的分压定律而使得电位差计变为内阻真正无穷大的电压表，补偿原理，顾名思义，就是用一个补偿电路和补偿电阻来补偿内阻非无穷大所带来的介入误差，故称补偿。

2.2零示法

为了避免接入误差，可以采用如图1右所示的补偿电路。若cd可调，E > Ex，则总可以找到一个cd位置，使E 所在回路中无电流通过。

上述原理称为补偿原理；回路Ex→G→

d→c→Ex 称为补偿回路；E→S→A→B→E构成的回路称为辅助回路。在找CD位置使Vcd=Ex的过程中，由于无法对电压是否相等作出直观判断，故无法判定电压是否相等。此时，在补偿电路中串联入一个灵敏度足够高的检流计，当检流计偏转为零时，即可确定此时Vcd=Ex,这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为示零法。

2.3测量原理

先由温度对电池的修正公式算出在实验室条件下的标准电池的电压值EN 标准电池温度修正公式为：

EN ≈ [1.01860 - 3.99×10-5(t - 20) - 0.94×10-6(t - 20)2 + 9×10-9(t - 20)3]V

再由EN算出当I = 1mA时ab的阻值，调好ab。双刀双掷开关打到左端，调节CD，使检流计指针不偏转（此时主干路中电流为标准电流）。将双刀双掷开关打到右侧，同时调节变阻箱AB、CD，使其电阻之和不变（保证干路电流不变），同时使检流计指针不再偏转。

此时变阻箱CD的读数乘以1mA即为未知电源的电压。 由补偿原理可知，可以通过测定 Vcd来确定 Ex，接下来的问题便是如何精确确定 …… 此处隐藏：4113字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……