电位差的使用及校表.doc

实验十 电位差计的使用及校表 Experiment 1 Operating potentiometer and calibrating ammeters 直流电位差计（简称电位差计）是一种根据补偿原理制成的高精度和高灵敏度比较式电磁测量仪器。它用一个已知的电动势与被测电压相对接，如果两个电压实现平衡则连接两电压的导线中将无电流流动，即实现了电压补偿，所以电位差计也称为补偿器。由于采用了补偿法，测量时几乎不损耗被测对象的能量，测量结果稳定可靠，精度特别高。直流电位差计最适合于测量高内阻的直流电压，如极化电势。按其测量回路的电阻分：1kΩ以上的称高阻电位差计；1kΩ以下的称低阻电位差计。电位差计主要用来测量直流电动势和电压，但配合标准电阻也可测量电流和电阻。它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测法中，它是电磁测量中常用仪器之一，在生产实践中得到了极其广泛的应用。当然，近年来由于数字电压表的快速发展，其测量准确度已接近电位差计的水平。 实验目的xperimental purpose 掌握电位差计的工作原理、结构、特点、和操作方法。 学会用电位差计校准电表。 实验原理xperimental principle 电位差计的工作原理 rinciple of potentiometer 本实验采用的UJ36a型直流电位差计，其工作原理如图1所示。E为工作电源，Rp为工作电流调节电阻，被测量电动势的补偿电阻R和标准电池电动势补偿电阻RN组成的回路叫工作回路。RN和标准电池EN以及转换开关（标准）和晶体管放大检流计G组成校准回路。RQ和被测电动势Ex（或电压）以及转换开关K（未知）和G组成测量回路。UJ36a型电位差计是利用补偿法原理，使被测电动势（或电压）与恒定的标准电动势相互比较，是一种高精度测量电动势的方法。 图1电位差计的工作原理测量电压或电动势的步骤： 将K扳向标准位置，调节Rp，使流计指零，这时标准电池的电动势由电阻RN上的电压降补偿。 式中I是流过RN和R的电流，称之为电位差计的工作电流。由式子⑴可得 工作电流调节好以后，将K扳向“未知”位置，同时移动Q触头，再次使检流计指零，此时触头Q在R上的读数为RQ，这时被测量的电压或电动势由电阻RQ上的电压降补偿，所以被测电压或电动势为 将式代入，得到 从式可以看出，用电位差计测量电动势（或电压）有以下优点： 不需要测量线路里的电流大小，只要测量RQ和RN的比值即可。 当完全补偿时，测量回路与被测量回路之间无电流通过，并不从被测电路中吸取功率。 测量的准确性是依赖标准电池的电动势EN及被测量电动势之补偿电阻RQ与标准电动势的补偿电阻RN之比值的准确性和工作电流稳定性所决定。 仪器的电阻均采用锰铜合金线，以双线无感绕制，并经过人工老化处理和精确调整，阻值十分稳定。标准电动势采用不饱和标准电池，温度影响可忽略不计，从而保证了仪器的准确性。 用电位差计校准电流表se potentiometer calibrating ammeters 磁电式电表随着使用时间的延长，性能可能有所下降，表现在显示值与实际值有了偏离，使它的准确度等级也在不断变化，这就需要对电表定期的进行校正。校准电表的目的是为了确定电表的准确度等级。电表的准确度等级分为a=0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级。 校准的方法是：如在电流表的所有指示值I的刻度上检验它与客观值I0的差异，这个差异就是被校表的误差ΔI= I—I0。在不同的刻度下误差不同。其中最大的误差项用ΔIm表示（可正亦可负）。被校表的准确度等级数为a = 。Im为被校电流表的量程。一般来说，实验中得到的a值都介于上述七个等级中的两个值之间，在确定被校表等级时要取数值大者。例如，实验结果a = 1.13 那么该电表的等级就取a = 1.5。客观值I0的大小用电位差计来间接测量。 用电位差计校对电流表的原理电路如图2所示。其中为被校表，R1和R2是滑线变阻器，E是直流稳压电源，Rs是标准电阻，它有四个接线端钮（见附录；实验中也可用电阻箱Rs代替），P是电位差计。用电位差计测量Rs上的C、D两电位端钮间的电压US，则电流的客观值为　 电流表的示值I与 I0之差 称为电流表示值的绝对误差。绝对误差的负值 称为电流表示值的修正值，电流的实际值为 在本实验中，我们用可变标准箱式电阻代替了电路中的RS，建议阻值调至100欧。电源E取1.0 ~ 1.5