补偿原理和电位差_计

补偿原理和电位差计

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压、电流和电阻等，还可用来校准电表和直流电桥等直读式仪器，此外，它在非电量测量（如温度、压力、位移和速度）等的电测量中也占有重要的地位。它的测量结果仅依赖于精度很高的标准电池、标准电阻和高灵敏度的检流计，可达到很高的精确度（如0.005%）。

一、实验原理

电位差计实质上是一个电压压连续可调的装置，它的电阻丝通以电流后，其上任意长度的两点的电压大小都是已知的。如果调节已知电压与未知电动势相平衡，就可测出未知电动势。

1. 线式电位差计

图1 线式电位差计电路图

如图1所示，稳压电源E 、变阻器R 和均匀电阻丝AB 组成一个回路，C 、D 是可以

在电阻线AB 上任意滑动的接触点，是标准电池，将开关K 倒向1，调节C 、D ，设此时C 、D 间的电阻为，两触点的位置，使检流计指针指零，则有

就得出CD 间每单位电阻上的电位差为

池；再将开关K 倒向2，接入待测电、时，，又调节触点C 、D 的位置（此时切不可变动R ），设触点在、间的电阻为

检流计指针重新指在零线上（此时为：，则待测电池的电动势

由于电阻丝AB 是均匀的，上式中两段电阻丝电阻之比可用两段电阻丝的长度比表示，因而有：

因此，只要测出CD 和

的大小。

2. 由电阻箱组成电位差计两段电阻丝的长度，便可算出待测电池的电动势

如图2

所示，稳压电源、电键补偿回路中，电阻箱1时，调节和和标准电源，电阻箱和构成工作电流回路，而在）相并联。当开关K 接通（或被测电源，使检流计指零，则：

，而，则有：

当K 接通2时，调节和且使两电阻箱的阻值之和保持不变，则工作电流就和，若某一时刻检流计指零，不会发生变化，设此时两电阻箱电阻分别为则可得到待测电源电动势为：

图2 箱式电位差计原理图读出两次测量时电阻箱

二、实验仪器

检流计、线式电位差计、饱和式标准电池，直流电位差计

三、实验内容：

1. 用线式电位差计测量干电池的电动势；

① 跟据便于调节和测量的原则，合理安排仪器，正确连接线路； ② 用标准电源校准电位差计；

③ 测量未知电源电动势；

2. 用电阻箱自组电位差计并测量未知电动势；

① 合理安排仪器，正确连接线路；

② 用标准电源校准电位差计；

③ 测量未知电源电动势。

本实验是电学实验中的重要实验，通过练习电路的连接，可以提高学生动手能力，掌握电位差计的用法和补偿原理。的值，就可测出待测电源的电动势。