直流电位差计精确测量电压 用电位差计测量电压,是将未知电压与电位差计上的一直电压相比较。它不象伏特计那样需要从待测电路中分流,因而不干扰待测电路,测量结果仅仅以来愈准确度极高的标准电池、标准电阻和高灵敏度的检流计。它的准确度可以达到0.01%或更高,是精密测量中应用最广泛的仪器。它不但可以精确测定电压、电动势、电流和电阻等,还可以用来校准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。
本实验介绍用电位差计测量电压的原理及应用。
电位差计的原理
电位差计是采用补偿法测量电压。在图2.1.3-1所示电路中,移动滑线变阻器上滑动头A的未知,可以找到一处使检流计G中电流为零。此时,AB两点的电压VAB = Ex,与未知电动势相互补偿。若滑线变阻器上的电压分布事先标定,则可求出Ex,这种测量电动势的方法称为补偿法。
可见要精确测出Ex,必须要求分压器(滑线变阻器)上的电压标定稳定而且准确。为此,使用电位差计在电源回路中接入一个可变电阻R作为工作电流调节电阻,如图2.1.3-2。Ea与R串连后向分压器供电,若Ea 发生改变,则可调节R,使得分压器两端电压不变从而保证分压器上电压标定不变。
为了校准分压器上的电压标定,需要一个已知标准电动势Es,将它接入待测电压位置,然后将分压器调到标度等于Es的O’处,此时若检流计中没有电流,说明电压Voo’与Es相等,分压器上电压标度值准确;若检流计中有电流,说明标度改变了,需要调节R使检流计中电流为零。经过校准后,电位差计就可以按标度值进行测量,这个过程称为电位差计的标准化。经过标准化后,就可以使用电位差计测量未知电压。为了避免由于工作电源Ea不稳定造成影响,在每次测量前或在连续测量过程中,要经常接通校准回路进行标准化工作。
综上所属,电位差计测量电压有以下优点:
电位差计是一个电阻分压装置,可用来产生准确、已知、又有一定调节范围的电压,用
它与被测电压比较,可以得到被测电压值,使得被测电压的测量值仅取决于电阻和标准电动势,因而可以达到较高的测量准确度。
在“校准”和“测量”中检流计两次都指示为零,表明测量时既不从标准回路内的标准
电动势(通常是标准电池)中,也不从测量回路中分出电流。因此不改变被测回路的原有状态,同时避免测量回路导线电阻、标准电池内阻以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原因。
电位差计的应用
电位差计具有的有点使得它在高精度测量电压方面得到广泛的应用。
测量各种电动势,特别是微小电动势。例如温差电偶的温差电动势,各种电解液、电极
组成的化学电池电动势,霍尔元件的霍尔电动势等。
精确测量电阻。如图2.1.3-4所示,未知电阻Rx与标准电阻Rs串连,用电位差计分别测
得Rs与Rx上的电压Vs与Vx,则。
校准安培计。图2.1.3-5中,将待校准的安培计与一标准电阻串连,档安培计读数为I时,
用电位差计测出Rs上电压Vs,则流经Rs上的电流为Is=Vs / Rs。由于电位差计对电路无分流作用,所以Is为流过安培计的电流,IISI 即为安培计的测量误差。
校准伏特计。如图2.1.3-6所示,V为待校准的伏特计,调节分压输出,同时记录伏特计
与电位差计的读数V和Vs,则VV曲线即为伏特计的校正曲线。
学习重点
掌握电位差计测量电压的原理及其应用。
熟悉电位差计的使用方法及注意事项。
实验仪器
UJ-31型低电势直流电位差计、AC5/2型直流指针式检流计、YJ24型晶体管稳压电源、饱和标准电池、电阻箱、标准电阻(0.1Ω)、70Ω电阻、单刀单掷开关、连接导线等组成。
直流电位差计面板
实验内容
1. 校准伏特计
取一个150mv量程的伏特计,测量线路按图2.1.3-6连接,作出伏特计的校准曲线
2.测定电阻箱X0.1档的电阻值。 。
(1) 测量线路见图2.1.3-4,其中R为70左右的限流电阻,Rs为0.1的标准电阻,Rx为待测电
阻箱的阻值,为减少电阻箱的接触电阻,接线时应使用“0”和“0.9”两接线柱。
(2) 将电阻箱X0.1档旋钮转动几次,然后置于0处,分别对Vs和Vx各测量6次,每次都要重
新转动旋钮,求出其接触电阻,再将电阻箱置于0.5处,同样的方法测量其阻值。
(3) 对上面测量结果,计算Rx的标准误差。
注意事项
未知电阻和标准电阻连接到电位差计的电压头注意正负极方向。
实验中电位差计D旋钮不能放在“断”位置。
电位差计每次测量前必须校验“标准”。
调节平衡时,严禁将检流计的“电计”按钮及电位差计的“粗”、“细”同时 锁住,以免
烧毁检流计。
实验完毕,必须将检流计短路(拨至“红点”)。
思考题
能否用伏特计精确测量电池电动势,为什么?
如果实验中发现检流计总往一边偏,无法调到平衡,请分析有那些原因。
直流电位差计精确测量电压 用电位差计测量电压,是将未知电压与电位差计上的一直电压相比较。它不象伏特计那样需要从待测电路中分流,因而不干扰待测电路,测量结果仅仅以来愈准确度极高的标准电池、标准电阻和高灵敏度的检流计。它的准确度可以达到0.01%或更高,是精密测量中应用最广泛的仪器。它不但可以精确测定电压、电动势、电流和电阻等,还可以用来校准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。
本实验介绍用电位差计测量电压的原理及应用。
电位差计的原理
电位差计是采用补偿法测量电压。在图2.1.3-1所示电路中,移动滑线变阻器上滑动头A的未知,可以找到一处使检流计G中电流为零。此时,AB两点的电压VAB = Ex,与未知电动势相互补偿。若滑线变阻器上的电压分布事先标定,则可求出Ex,这种测量电动势的方法称为补偿法。
可见要精确测出Ex,必须要求分压器(滑线变阻器)上的电压标定稳定而且准确。为此,使用电位差计在电源回路中接入一个可变电阻R作为工作电流调节电阻,如图2.1.3-2。Ea与R串连后向分压器供电,若Ea 发生改变,则可调节R,使得分压器两端电压不变从而保证分压器上电压标定不变。
为了校准分压器上的电压标定,需要一个已知标准电动势Es,将它接入待测电压位置,然后将分压器调到标度等于Es的O’处,此时若检流计中没有电流,说明电压Voo’与Es相等,分压器上电压标度值准确;若检流计中有电流,说明标度改变了,需要调节R使检流计中电流为零。经过校准后,电位差计就可以按标度值进行测量,这个过程称为电位差计的标准化。经过标准化后,就可以使用电位差计测量未知电压。为了避免由于工作电源Ea不稳定造成影响,在每次测量前或在连续测量过程中,要经常接通校准回路进行标准化工作。
综上所属,电位差计测量电压有以下优点:
电位差计是一个电阻分压装置,可用来产生准确、已知、又有一定调节范围的电压,用
它与被测电压比较,可以得到被测电压值,使得被测电压的测量值仅取决于电阻和标准电动势,因而可以达到较高的测量准确度。
在“校准”和“测量”中检流计两次都指示为零,表明测量时既不从标准回路内的标准
电动势(通常是标准电池)中,也不从测量回路中分出电流。因此不改变被测回路的原有状态,同时避免测量回路导线电阻、标准电池内阻以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原因。
电位差计的应用
电位差计具有的有点使得它在高精度测量电压方面得到广泛的应用。
测量各种电动势,特别是微小电动势。例如温差电偶的温差电动势,各种电解液、电极
组成的化学电池电动势,霍尔元件的霍尔电动势等。
精确测量电阻。如图2.1.3-4所示,未知电阻Rx与标准电阻Rs串连,用电位差计分别测
得Rs与Rx上的电压Vs与Vx,则。
校准安培计。图2.1.3-5中,将待校准的安培计与一标准电阻串连,档安培计读数为I时,
用电位差计测出Rs上电压Vs,则流经Rs上的电流为Is=Vs / Rs。由于电位差计对电路无分流作用,所以Is为流过安培计的电流,IISI 即为安培计的测量误差。
校准伏特计。如图2.1.3-6所示,V为待校准的伏特计,调节分压输出,同时记录伏特计
与电位差计的读数V和Vs,则VV曲线即为伏特计的校正曲线。
学习重点
掌握电位差计测量电压的原理及其应用。
熟悉电位差计的使用方法及注意事项。
实验仪器
UJ-31型低电势直流电位差计、AC5/2型直流指针式检流计、YJ24型晶体管稳压电源、饱和标准电池、电阻箱、标准电阻(0.1Ω)、70Ω电阻、单刀单掷开关、连接导线等组成。
直流电位差计面板
实验内容
1. 校准伏特计
取一个150mv量程的伏特计,测量线路按图2.1.3-6连接,作出伏特计的校准曲线
2.测定电阻箱X0.1档的电阻值。 。
(1) 测量线路见图2.1.3-4,其中R为70左右的限流电阻,Rs为0.1的标准电阻,Rx为待测电
阻箱的阻值,为减少电阻箱的接触电阻,接线时应使用“0”和“0.9”两接线柱。
(2) 将电阻箱X0.1档旋钮转动几次,然后置于0处,分别对Vs和Vx各测量6次,每次都要重
新转动旋钮,求出其接触电阻,再将电阻箱置于0.5处,同样的方法测量其阻值。
(3) 对上面测量结果,计算Rx的标准误差。
注意事项
未知电阻和标准电阻连接到电位差计的电压头注意正负极方向。
实验中电位差计D旋钮不能放在“断”位置。
电位差计每次测量前必须校验“标准”。
调节平衡时,严禁将检流计的“电计”按钮及电位差计的“粗”、“细”同时 锁住,以免
烧毁检流计。
实验完毕,必须将检流计短路(拨至“红点”)。
思考题
能否用伏特计精确测量电池电动势,为什么?
如果实验中发现检流计总往一边偏,无法调到平衡,请分析有那些原因。