实验3-3 用补偿法测量电压、电流和电阻
电位差计是精密测量中应用最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。
【实验目的】
1. 掌握补偿法原理，了解其优缺点。
2. 掌握UJ-31型直流电位差计的原理、构造及使用方法。 3. 学会用UJ-31型电位差计来校准微安表及测量其内阻。
【仪器用具】
滑线式电位差计一套、UJ-31型直流电位差计一台、检流计一台、标准电池、工作电源、
待测电池、微安表头、直流电阻箱。
【实验原理】
电压的测量一般用伏特表来完成。由于电压表并联在测量电路中，电压表有分流作用，
会对原电路两端的电压产生影响，测量到的电压并不是原电路的电压。用电压表测量电源电动势时，由于电压表的引入，电源内部将有电流，而电源一般有内阻，内阻将有电压降，从而电压表读数是电源的端电压，它小于电源的电动势。由此可知，要测量电动势，必须让它无电流输出。
补偿法是电磁测量中一种常用的精密测量方法，它可以精确地测量电动势、电位差和低电阻，是学生会必须掌握的方法之一。
滑线式电位差计、UJ-31型电位差计或学生型电位差计UJ-36等都是根据补偿法原理而设计的仪器。补偿的电路原理图如图3-3-1所示。
由Ea 、K 、R 限和R 组成的回路称工作回路；由Es 或Ex 与检流计G 组成测量支路，与R 仪器组成测量回路。在Ea>Es, Ea>Ex时，选择适当的R 限，调节R 的滑点，可使检流计G 中无电流流过。此时有V AC =E S 。在R 限不变的情况下，降Es 换成Ex ，再调节R ，若调节到C `位置使检流计无电流流过，则
V AC =E x 。因此，有
I R AC =V AC I R AC ' =V AC ' R AC E S
=R AC ' E x
即：E x =
R AC
E S (3-3-1) R AC '
测量支路中无电流流过，那么Es 或Ex 就是它们的电动势，由此可知电压补偿法测量电动势或电位差时比一般电表法更为准确。由图3-3-1可知，用补偿法测电动势时，
需一个标
准电池（标准电动势）作为标准比较。标准电池的电动势比较稳定，精度比较高。图中R 限起调节工作电流的作用，工作电流越大，分压电阻R 上单位电阻上的电压降越大；工作电流越小，分压电阻上单位电阻上的电压降越小，表示测量精度越高。检流计G 灵敏度越高，测量精度越高。
下面介绍两种常用的电位差计的基本原理。
一、线式电位差计基本原理
如图3-3-2所示，按通K 1后，有电流I 通过电阻丝AB ，并在电阻丝上产生电压降I R 。如果再接通K 2，可能出现三种情况：
1. 当E x >V CD 时，G 中有自右向左流动的电流（指针偏向右侧）。 2. 当E x
3. 当E x =V CD 时，G 中无电流，指针不偏转。将这种情形称为电位差计处于补偿状态，或者说待测电路得到了补偿。
在补偿状态时，E x =IR CD 。设每单位长度电阻丝的电阻为r 0，CD 段电阻丝的长度为
L x ，于是
E x =Ir 0L x (3-3-2)
将保持可变电阻R n 及稳压电源E 输出电压不变，即保持工作电流I 不变，再用一个电动势为E s 的标准电池替换图中的E x ，适当地将C 、D 的位置调至C ' 、D ' ，同样可使检流计G 的指针不偏转，达到补偿状态。设这时C ' D ' 段电阻丝的长度为L s ，则
E s =IR C ' D ' =Ir 0L s （3-3-3）
将上两式比较得到
E x =E s
L x
（3-3-4） L s
（3-3-4）式表明，待测电池的电动势E x 可用标准电池的电动势E s 和在同一工作电流下电位差计处于补偿状态时测得的L x 和L s 值来确定。可见电位差计测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻（或均匀电阻丝）以及高灵敏度的检流计，测量准确度可达到0.01%或更高。
二、UJ-31型电位差计基本原理
图3-3-2
图3-3-3
上图3-3-3是UJ31 型电位差计的原理简图。UJ-31型电位差计是一种测量直流低电位差的仪器，量程分为17mV （最小分度1μV ，倍率开关K 1旋至×1）和170mV （最小分度10μV ，倍率开关旋到×10）两档。该电路共有3个回路组成：①工作回路②校准回路③测量回路。
(1)校准：为了得到一个已知的“标准”工作电流I 0＝10mA 。将开关S 合向“标准”处，E S 为标准电动势, 取值范围为1.0178~1.0190V，R N ＝101.78Ω，R pN 为12个0.01Ω的电阻，对应“粗”“中”“细”三个旋钮，调节这三个电阻旋钮使检流计G 指零，显然
I 0=
E S
=10. 0000mA （3-3-5）
R N +R pN
(2)测量:将开关S 合向“未知”测量处，E x 是未知待测电动势。保持I 0＝10mA ，调节R x 使检流计G 指零，则有
E x =I 0R x （3-3-6）
被测电压E x 与补偿电压极性相反、大小相等，因而相互补偿（平衡）。这种测量未知电压的方式叫“补偿法”。 补偿法具有以下优点：
①电位差计是一电阻分压装置，它将被测电压U X 和一标准电动势接近于直接加以并列比较。U X 的值仅取决于电阻比及标准电动势，因而能够达到较高的测量准确度。 ②上述“校准”和“测量”两步骤中，检流计两次均指零，表明测量时既不从标准回路内的标准电动势源（通常用标准电池）中也不从测量回路中吸取电流。因此，不改变被测回路的原有状态及电压等参量，同时可避免测量回路导线电阻，标准电阻的内阻及被测回路等效内阻等对测量准确度的影响，这是补偿法测量准确度较高的另一个原因。
【实验内容】
一、用滑线式电位差计测量电池的电动势
1. 按图3-3-5接好线路，A 、B 两端为11线电阻丝的两端，即将11线电阻丝全部串联
在工作回路中，将限流电阻Rn 调至40Ω左右。
2. 接通K 1, 工作回路有电流流过，工作电路的电流大小由工作电源E 、11m 电阻丝的电
阻以及Rn 决定。E 及11m 电阻丝是选定了的，主要靠调节Rn 控制工作电流；工作电源E 的电动势要大于标准电池或待测电池的电动势。
3. 将K 2倒向标准电池Es 一侧，插头C 选在67m 段电阻丝插孔，D 在米尺电阻丝上滑
动，有米尺读数，找出平衡点，读出平衡时D S C S 电阻丝的长度L S ，记录下来。 4. 将K 2倒向待测电池Ex 方向，选定插头C 的位置，调节滑动头D ，找出平衡点，读
取平衡时电阻丝D X C X 的长度L X , 记录于表中。 5. 由公式（3-3-4）计算待测电池电动势。 6. 如果要测量甲电池的内阻，如何测量？ 二、用UJ-31型电位差计校准微安表和测量其内阻
图3-3-4
1. 按图3-3-4接好线路。图中，E N 为标准电池，G 为检流计，E 为工作电源（要
求其工作电压在5.7~6.4V范围内），E x 为待测电路的电源；R 为降压电阻箱，R S 为标准电阻100Ω。 2. UJ-31的校准
（1） 将UJ-31上的操作开关K 2置“断”位置。先调好检流计光点为零，选择光电
检流计为×0.01档。
（2） 根据当时温度计算标准电池的电动势，将温度补偿盘R N 置于此值。 （3） 将K 2调至“标准”，量程变换开关K 1调至×10档。
（4） 跃接电键“粗”按钮，调节工作电流调节电阻R p 1（粗）、R p 2（中）、R p 3（细），
使检流计指示为零。检流计如指示摆动太大太快，应立即松开按钮、并注意使用“短路”按钮，以保护检流计。
（5） 逐步将检流计换为×0.1档，×1档，重复（4）的步骤。
（6） 最好按“细”按钮，检流计放在×1档，调节粗、中、细电阻调节旋钮使检流
计指示为零，表示已校准好UJ-31，即工作电流已校准为10.0000mA 。
3.校准微安表并测表头内阻
（1）温度补偿盘R N 不动，电流调节电阻R p 1（粗）、R p 2（中）、R p 3（细）不动，
将K 1调到×1档，K 2调到”未知1”, 检流计调到×0.01档，按“粗”按钮，调节电阻盘I 、II 、III ，使检流计指示为零。
(2 ) 逐步将检流计换成×0.1、×1档，调节I 、II 、III 使检流计指示为零。
（3）按“细”按钮，在检流计×1档时，调节I 、II 、III 使检流计指示为零。记下此
时I 、II 、III 的读数。从而得到：
V 未知1=（I ⨯1+II ⨯0.1+III ⨯0.001）⨯K 1(mV )
（4）将K 2拨到“未知2”，K 1拨到×10档，按测未知1的方法测出未知2。然后根据公式
V 未知1R S
=
V 未知2R μA
得出微安表的内阻R μA 。
（5）依次将微安表电流调至100μA ，80μA ，60μA ，40μA ，20μA ，校准微安表，列表记录。
【数据处理】
【预习思考】
1. 为什么用电位差计可直接测电源的电动势？能否用伏特表测电动势？若可测，写出
测量方法。
2. 检流计始终无偏转可能是什么原因？ 3. 滑线式电位差计对测量范围有何限制？ 4. 使用光电式检流计要注意什么事项？ 5. 标准电阻应如何接入到电路中？
【习题】
1. 如果电阻丝的电阻每米5Ω，E=3V，标准电池Es=1V,待测电池Ex=1.5V左右，限流
电阻Rn 如何取值？
2. 无论如何滑动滑线电位差计上的滑动头C ，检流计始终朝一个方向偏转，可能是何
原因？
3. 如果工作电源的电动势E 比待测电池电动势Ex 小，能否做实验？为什么？ 4. 能否用UJ-31型电位差计来直接测量甲电池的电动势？为什么？
5. 在校准UJ-31电位差计的过程中，尽管电流调节电阻R pN 从最大值调到最小值，却
仍然找不到平衡状态。试问：此故障有哪三种可能的原因？
【附录】
1. 十一线式电位差计
十一线式电位差计具有结构简单、直观、便于分析讨论等优点，其结构如图3-3-2所示。电阻丝AB 长5.5m ，往复绕在有机玻璃板的11个接线插柱上，每相邻两个接线柱间电阻丝有效长度为0.5m 。插头C 可连接在0,1……10中任一个位置。电阻丝BO 旁边附有带毫米刻度的米尺，触头D 在它上面滑动。CD 间的电阻丝长度可在0~5.5m间连续变化。R n 为可变电阻箱，用来调节工作电流。转换开关K 2用来选择接通标准电池E s 或待测电池E x 。滑线变阻器R 滑是用来保护标准电池和检流计的，在电位差计未处于补偿状态时，必须调到最大，
在电位差计处于补偿状态进行读数时，应调到最小，以提高测量的灵敏度。
图3-3-5
2. UJ-31型低电势直流电位差计
A. UJ-31型低电势直流电位差计面板分布
图3-3-6
1．五组接线端钮（标准、检流计、工作电源接入端、未知1、未知2）； 2．标准电池电动势的温度补偿盘R N ；
3．工作电流调节电阻盘R pN （分为R p1、R p2、R p3）； 4．测量调节电阻盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中第Ⅲ盘带有游标尺A ； 5．电位差计量程变换开关K 1；
6．标准回路和测量回路的转换开关K 2； 7．电键按钮（“粗”、“细”、“短路”）。
UJ-31型电位差计使用的电源是5.7~6.4V 的直流电源，其工作电流为10mA . 它的三个工作电流调节盘中，第一个盘（R p1）是16点步进的转换开关，第二盘（R p2）和第三盘（R p3）均为滑线盘。标准电池电动势温度补偿盘R N 的补偿范围为1.0180~1.0196V 。
该仪器有两个测量端，通过转换开关K 2可接通“未知1”或“未知2”或“标准电池”。在它的三个测量调节电阻盘中，第Ⅰ测量盘是16点步进转换式开关，第Ⅱ测量盘是10点步进转换式开关，第Ⅲ测量盘是滑线盘；测量盘的电阻值已转换成电压刻度标在了仪器面板上。
该仪器的量程变换开关K 1有两档：在“×1”档，测量范围是0~17.1mV ，测量盘的最小分度值为1µV ，游标尺的分度值为0.1µV ；在“×10”档，测量范围是0~171mV ，测量盘的最小分度值为10µV ，游标尺的分度值为1µV 。
B. UJ-31型低电势直流电位差计内部结构图
图3-3-7
3. AC15/4型直流复射式检流计
它是一种磁电式高灵敏度仪表，采用光点复射式（光标多次反射再投射到刻度尺上）读数，故又叫光点检流计。其分度值约
－９－－９
5×10 A/分度， 用来测量微小电流（107 ～10 A ）或微小电
－－
压（105 ～107 V ），如光电流、生物电流及温差电动势等，也常作为电桥和电位差计的零指示器，以提高测量的准确度。仪器面板如图所示。使用方法及注意事项：
A ．移动检流计或使用完毕时，“分流器”均应置于“短路”档；因线圈的金属悬丝很细、易断，切忌摇晃、震动，操作时动作一定要轻。
B ．供电有交流220V 和直流6V 两种方式，实验室接220V 电源，不得插错；面板“电源”开关扳向所选择的供电方式；一般电流由“＋”流入检流计时，光标向右偏。
C ．使用前要调零：先调节“零点调节”，使光标中线指在中间“0”左右，然后移动标尺上的金属小柱使光标精确指“0”。
D ．找不到光点时，可将“分流器”旋钮旋至“直接”；当光标摆动不停时，可旋向“短路”，使检流计受到阻尼而停止摆动。
E ．“分流器”选择旋钮“×0.01”、“×0.1”、“×1”等，其中“×1”为灵敏度最高档，使用时，可先选最低档，调节后再换高灵敏档。
4. 标准电池
标准电池是一种用来作电动势标准的原电池。由于内电阻高，在充放电情况下会极化，不能用它来供电。当温度恒定时，它的电动势稳定。在不同温度（0~40℃）时标准电池的电动势E s (t ) 应按下述公式修正：
E s (t ) =E s (20)-39.94⨯10-6(t -20) -0.929⨯10-6(t -20) 2+0.0090⨯10-6(t -20) 3
其中E s (20)是20℃时标准电池的电动势，其值应根据所用标准电池的型号确定。 使用标准电池时要注意以下几点：
1. 必须在温度波动小的情况下保存，应远离热源，避免太阳光直射。
2. 正负极不能接错，通入或取自标准电池的电流不能大于10电极短路连接或用电压表去测量它的电动势。
-5
~10-6A 。不允许将两
3. 标准电池内是装有化学物质溶液的玻璃容器，要防止振动和摔坏。一般不倒置（容器内加了微孔塞片的标准电池可防止因倒置而损坏）。
实验3-3 用补偿法测量电压、电流和电阻
电位差计是精密测量中应用最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。
【实验目的】
1. 掌握补偿法原理，了解其优缺点。
2. 掌握UJ-31型直流电位差计的原理、构造及使用方法。 3. 学会用UJ-31型电位差计来校准微安表及测量其内阻。
【仪器用具】
滑线式电位差计一套、UJ-31型直流电位差计一台、检流计一台、标准电池、工作电源、
待测电池、微安表头、直流电阻箱。
【实验原理】
电压的测量一般用伏特表来完成。由于电压表并联在测量电路中，电压表有分流作用，
会对原电路两端的电压产生影响，测量到的电压并不是原电路的电压。用电压表测量电源电动势时，由于电压表的引入，电源内部将有电流，而电源一般有内阻，内阻将有电压降，从而电压表读数是电源的端电压，它小于电源的电动势。由此可知，要测量电动势，必须让它无电流输出。
补偿法是电磁测量中一种常用的精密测量方法，它可以精确地测量电动势、电位差和低电阻，是学生会必须掌握的方法之一。
滑线式电位差计、UJ-31型电位差计或学生型电位差计UJ-36等都是根据补偿法原理而设计的仪器。补偿的电路原理图如图3-3-1所示。
由Ea 、K 、R 限和R 组成的回路称工作回路；由Es 或Ex 与检流计G 组成测量支路，与R 仪器组成测量回路。在Ea>Es, Ea>Ex时，选择适当的R 限，调节R 的滑点，可使检流计G 中无电流流过。此时有V AC =E S 。在R 限不变的情况下，降Es 换成Ex ，再调节R ，若调节到C `位置使检流计无电流流过，则
V AC =E x 。因此，有
I R AC =V AC I R AC ' =V AC ' R AC E S
=R AC ' E x
即：E x =
R AC
E S (3-3-1) R AC '
测量支路中无电流流过，那么Es 或Ex 就是它们的电动势，由此可知电压补偿法测量电动势或电位差时比一般电表法更为准确。由图3-3-1可知，用补偿法测电动势时，
需一个标
准电池（标准电动势）作为标准比较。标准电池的电动势比较稳定，精度比较高。图中R 限起调节工作电流的作用，工作电流越大，分压电阻R 上单位电阻上的电压降越大；工作电流越小，分压电阻上单位电阻上的电压降越小，表示测量精度越高。检流计G 灵敏度越高，测量精度越高。
下面介绍两种常用的电位差计的基本原理。
一、线式电位差计基本原理
如图3-3-2所示，按通K 1后，有电流I 通过电阻丝AB ，并在电阻丝上产生电压降I R 。如果再接通K 2，可能出现三种情况：
1. 当E x >V CD 时，G 中有自右向左流动的电流（指针偏向右侧）。 2. 当E x
3. 当E x =V CD 时，G 中无电流，指针不偏转。将这种情形称为电位差计处于补偿状态，或者说待测电路得到了补偿。
在补偿状态时，E x =IR CD 。设每单位长度电阻丝的电阻为r 0，CD 段电阻丝的长度为
L x ，于是
E x =Ir 0L x (3-3-2)
将保持可变电阻R n 及稳压电源E 输出电压不变，即保持工作电流I 不变，再用一个电动势为E s 的标准电池替换图中的E x ，适当地将C 、D 的位置调至C ' 、D ' ，同样可使检流计G 的指针不偏转，达到补偿状态。设这时C ' D ' 段电阻丝的长度为L s ，则
E s =IR C ' D ' =Ir 0L s （3-3-3）
将上两式比较得到
E x =E s
L x
（3-3-4） L s
（3-3-4）式表明，待测电池的电动势E x 可用标准电池的电动势E s 和在同一工作电流下电位差计处于补偿状态时测得的L x 和L s 值来确定。可见电位差计测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻（或均匀电阻丝）以及高灵敏度的检流计，测量准确度可达到0.01%或更高。
二、UJ-31型电位差计基本原理
图3-3-2
图3-3-3
上图3-3-3是UJ31 型电位差计的原理简图。UJ-31型电位差计是一种测量直流低电位差的仪器，量程分为17mV （最小分度1μV ，倍率开关K 1旋至×1）和170mV （最小分度10μV ，倍率开关旋到×10）两档。该电路共有3个回路组成：①工作回路②校准回路③测量回路。
(1)校准：为了得到一个已知的“标准”工作电流I 0＝10mA 。将开关S 合向“标准”处，E S 为标准电动势, 取值范围为1.0178~1.0190V，R N ＝101.78Ω，R pN 为12个0.01Ω的电阻，对应“粗”“中”“细”三个旋钮，调节这三个电阻旋钮使检流计G 指零，显然
I 0=
E S
=10. 0000mA （3-3-5）
R N +R pN
(2)测量:将开关S 合向“未知”测量处，E x 是未知待测电动势。保持I 0＝10mA ，调节R x 使检流计G 指零，则有
E x =I 0R x （3-3-6）
被测电压E x 与补偿电压极性相反、大小相等，因而相互补偿（平衡）。这种测量未知电压的方式叫“补偿法”。 补偿法具有以下优点：
①电位差计是一电阻分压装置，它将被测电压U X 和一标准电动势接近于直接加以并列比较。U X 的值仅取决于电阻比及标准电动势，因而能够达到较高的测量准确度。 ②上述“校准”和“测量”两步骤中，检流计两次均指零，表明测量时既不从标准回路内的标准电动势源（通常用标准电池）中也不从测量回路中吸取电流。因此，不改变被测回路的原有状态及电压等参量，同时可避免测量回路导线电阻，标准电阻的内阻及被测回路等效内阻等对测量准确度的影响，这是补偿法测量准确度较高的另一个原因。
【实验内容】
一、用滑线式电位差计测量电池的电动势
1. 按图3-3-5接好线路，A 、B 两端为11线电阻丝的两端，即将11线电阻丝全部串联
在工作回路中，将限流电阻Rn 调至40Ω左右。
2. 接通K 1, 工作回路有电流流过，工作电路的电流大小由工作电源E 、11m 电阻丝的电
阻以及Rn 决定。E 及11m 电阻丝是选定了的，主要靠调节Rn 控制工作电流；工作电源E 的电动势要大于标准电池或待测电池的电动势。
3. 将K 2倒向标准电池Es 一侧，插头C 选在67m 段电阻丝插孔，D 在米尺电阻丝上滑
动，有米尺读数，找出平衡点，读出平衡时D S C S 电阻丝的长度L S ，记录下来。 4. 将K 2倒向待测电池Ex 方向，选定插头C 的位置，调节滑动头D ，找出平衡点，读
取平衡时电阻丝D X C X 的长度L X , 记录于表中。 5. 由公式（3-3-4）计算待测电池电动势。 6. 如果要测量甲电池的内阻，如何测量？ 二、用UJ-31型电位差计校准微安表和测量其内阻
图3-3-4
1. 按图3-3-4接好线路。图中，E N 为标准电池，G 为检流计，E 为工作电源（要
求其工作电压在5.7~6.4V范围内），E x 为待测电路的电源；R 为降压电阻箱，R S 为标准电阻100Ω。 2. UJ-31的校准
（1） 将UJ-31上的操作开关K 2置“断”位置。先调好检流计光点为零，选择光电
检流计为×0.01档。
（2） 根据当时温度计算标准电池的电动势，将温度补偿盘R N 置于此值。 （3） 将K 2调至“标准”，量程变换开关K 1调至×10档。
（4） 跃接电键“粗”按钮，调节工作电流调节电阻R p 1（粗）、R p 2（中）、R p 3（细），
使检流计指示为零。检流计如指示摆动太大太快，应立即松开按钮、并注意使用“短路”按钮，以保护检流计。
（5） 逐步将检流计换为×0.1档，×1档，重复（4）的步骤。
（6） 最好按“细”按钮，检流计放在×1档，调节粗、中、细电阻调节旋钮使检流
计指示为零，表示已校准好UJ-31，即工作电流已校准为10.0000mA 。
3.校准微安表并测表头内阻
（1）温度补偿盘R N 不动，电流调节电阻R p 1（粗）、R p 2（中）、R p 3（细）不动，
将K 1调到×1档，K 2调到”未知1”, 检流计调到×0.01档，按“粗”按钮，调节电阻盘I 、II 、III ，使检流计指示为零。
(2 ) 逐步将检流计换成×0.1、×1档，调节I 、II 、III 使检流计指示为零。
（3）按“细”按钮，在检流计×1档时，调节I 、II 、III 使检流计指示为零。记下此
时I 、II 、III 的读数。从而得到：
V 未知1=（I ⨯1+II ⨯0.1+III ⨯0.001）⨯K 1(mV )
（4）将K 2拨到“未知2”，K 1拨到×10档，按测未知1的方法测出未知2。然后根据公式
V 未知1R S
=
V 未知2R μA
得出微安表的内阻R μA 。
（5）依次将微安表电流调至100μA ，80μA ，60μA ，40μA ，20μA ，校准微安表，列表记录。
【数据处理】
【预习思考】
1. 为什么用电位差计可直接测电源的电动势？能否用伏特表测电动势？若可测，写出
测量方法。
2. 检流计始终无偏转可能是什么原因？ 3. 滑线式电位差计对测量范围有何限制？ 4. 使用光电式检流计要注意什么事项？ 5. 标准电阻应如何接入到电路中？
【习题】
1. 如果电阻丝的电阻每米5Ω，E=3V，标准电池Es=1V,待测电池Ex=1.5V左右，限流
电阻Rn 如何取值？
2. 无论如何滑动滑线电位差计上的滑动头C ，检流计始终朝一个方向偏转，可能是何
原因？
3. 如果工作电源的电动势E 比待测电池电动势Ex 小，能否做实验？为什么？ 4. 能否用UJ-31型电位差计来直接测量甲电池的电动势？为什么？
5. 在校准UJ-31电位差计的过程中，尽管电流调节电阻R pN 从最大值调到最小值，却
仍然找不到平衡状态。试问：此故障有哪三种可能的原因？
【附录】
1. 十一线式电位差计
十一线式电位差计具有结构简单、直观、便于分析讨论等优点，其结构如图3-3-2所示。电阻丝AB 长5.5m ，往复绕在有机玻璃板的11个接线插柱上，每相邻两个接线柱间电阻丝有效长度为0.5m 。插头C 可连接在0,1……10中任一个位置。电阻丝BO 旁边附有带毫米刻度的米尺，触头D 在它上面滑动。CD 间的电阻丝长度可在0~5.5m间连续变化。R n 为可变电阻箱，用来调节工作电流。转换开关K 2用来选择接通标准电池E s 或待测电池E x 。滑线变阻器R 滑是用来保护标准电池和检流计的，在电位差计未处于补偿状态时，必须调到最大，
在电位差计处于补偿状态进行读数时，应调到最小，以提高测量的灵敏度。
图3-3-5
2. UJ-31型低电势直流电位差计
A. UJ-31型低电势直流电位差计面板分布
图3-3-6
1．五组接线端钮（标准、检流计、工作电源接入端、未知1、未知2）； 2．标准电池电动势的温度补偿盘R N ；
3．工作电流调节电阻盘R pN （分为R p1、R p2、R p3）； 4．测量调节电阻盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中第Ⅲ盘带有游标尺A ； 5．电位差计量程变换开关K 1；
6．标准回路和测量回路的转换开关K 2； 7．电键按钮（“粗”、“细”、“短路”）。
UJ-31型电位差计使用的电源是5.7~6.4V 的直流电源，其工作电流为10mA . 它的三个工作电流调节盘中，第一个盘（R p1）是16点步进的转换开关，第二盘（R p2）和第三盘（R p3）均为滑线盘。标准电池电动势温度补偿盘R N 的补偿范围为1.0180~1.0196V 。
该仪器有两个测量端，通过转换开关K 2可接通“未知1”或“未知2”或“标准电池”。在它的三个测量调节电阻盘中，第Ⅰ测量盘是16点步进转换式开关，第Ⅱ测量盘是10点步进转换式开关，第Ⅲ测量盘是滑线盘；测量盘的电阻值已转换成电压刻度标在了仪器面板上。
该仪器的量程变换开关K 1有两档：在“×1”档，测量范围是0~17.1mV ，测量盘的最小分度值为1µV ，游标尺的分度值为0.1µV ；在“×10”档，测量范围是0~171mV ，测量盘的最小分度值为10µV ，游标尺的分度值为1µV 。
B. UJ-31型低电势直流电位差计内部结构图
图3-3-7
3. AC15/4型直流复射式检流计
它是一种磁电式高灵敏度仪表，采用光点复射式（光标多次反射再投射到刻度尺上）读数，故又叫光点检流计。其分度值约
－９－－９
5×10 A/分度， 用来测量微小电流（107 ～10 A ）或微小电
－－
压（105 ～107 V ），如光电流、生物电流及温差电动势等，也常作为电桥和电位差计的零指示器，以提高测量的准确度。仪器面板如图所示。使用方法及注意事项：
A ．移动检流计或使用完毕时，“分流器”均应置于“短路”档；因线圈的金属悬丝很细、易断，切忌摇晃、震动，操作时动作一定要轻。
B ．供电有交流220V 和直流6V 两种方式，实验室接220V 电源，不得插错；面板“电源”开关扳向所选择的供电方式；一般电流由“＋”流入检流计时，光标向右偏。
C ．使用前要调零：先调节“零点调节”，使光标中线指在中间“0”左右，然后移动标尺上的金属小柱使光标精确指“0”。
D ．找不到光点时，可将“分流器”旋钮旋至“直接”；当光标摆动不停时，可旋向“短路”，使检流计受到阻尼而停止摆动。
E ．“分流器”选择旋钮“×0.01”、“×0.1”、“×1”等，其中“×1”为灵敏度最高档，使用时，可先选最低档，调节后再换高灵敏档。
4. 标准电池
标准电池是一种用来作电动势标准的原电池。由于内电阻高，在充放电情况下会极化，不能用它来供电。当温度恒定时，它的电动势稳定。在不同温度（0~40℃）时标准电池的电动势E s (t ) 应按下述公式修正：
E s (t ) =E s (20)-39.94⨯10-6(t -20) -0.929⨯10-6(t -20) 2+0.0090⨯10-6(t -20) 3
其中E s (20)是20℃时标准电池的电动势，其值应根据所用标准电池的型号确定。 使用标准电池时要注意以下几点：
1. 必须在温度波动小的情况下保存，应远离热源，避免太阳光直射。
2. 正负极不能接错，通入或取自标准电池的电流不能大于10电极短路连接或用电压表去测量它的电动势。
-5
~10-6A 。不允许将两
3. 标准电池内是装有化学物质溶液的玻璃容器，要防止振动和摔坏。一般不倒置（容器内加了微孔塞片的标准电池可防止因倒置而损坏）。