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电 位 差 计 校 准 电 流 表 电位差计校准电流表 专业： 摘要： 电位差计不需要从待测电路中取出电流，不会干扰到待测电路的工作状态，因而可以进行精密测量。由于结构中采用了高精密度的电阻元件，标准电池和灵敏的检流计，因而测量结果具有很高的精度。由于学生式电位差计准确度等级为0.1级，而通常所用的电流表只有0.5级。本实验通过设计一个合理的电路和选定合适的器材，校准一个20mA电流表。? ?? ??? 关键字：电位差计 等级 电流表 校准 引言： 通过用电位差计校准电表和测电阻，加强对设计性实验的练习，培养独立工作能力； 并且学习到校准电表和测电阻的一种方法；还能更好地掌握电位差计的使用方法，加深对电位差计工作原理的理解。 实验目的： 1、了解补偿法测电动势的原理 2、掌握电位差计测电动势的使用方法 3、学习用电位差计校准电表的方法 原理简述： 实验前，计算RX允许通过的Imax，为避免发热，常取1/5Im为最大工作电流 一、实验中应用的原理 电位补偿原理 一定的电源具有一定的电动势，如果直接用伏特计接在电源的两极，用电压表不能准地测电动势。电压表可以测量电路各部分的电压，但不能测量具有内阻的电源的电动势。因为电压表并联在电源的两端时（图1），根据闭合欧姆定律可知，电压表的指示是此时电源的端电压，而不是它的电动势。因为这时电路中有电流通过，根据全电路欧姆定律有： 即 图1 补偿法原理图 E—电源电动势；r—电源内阻；I—回路中电流；V—电压表指示数；电压表的指示数V ，表示电源的端电压；Ir为电源内阻上的电压降。由于电源内阻是未知的，因此由上式不能根据V的值准确确定电源的电动势。显然只有在待测电路中没有电流通过的条件下，测得的电源两极之间的端电压才是电源的电动势的准确值。利用补偿法可以满足这种条件。其原理如图1所示。图中Ex是被测电动势，Es是可调节电动势大小的标准电源。两个电源通过检流计G对接在一起。调节电动势Es的大小，使回路中检流计指针指示为零（即回路电流为零），则Ex与Es的电动势大小相等，则有Ex=Es。 此时称电路达到平衡。知道了平衡状态下Es的大小，就可以确定被测电动势Ex的值了，这种测定电源电动势的方法叫补偿法。利用补偿法制成的测量电位差（或电动势）的仪器就叫做电位差计。 图2是将被测电动势的电源Ex与一已知电动势的电源EO“+”端对“+”端，“-”端对“-”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G”，若两电源电动势不相等，即Ex≠E0， 回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势EO可调并已知，那么改变EO的大小，使电路满足EX=E0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势EX得到己知电动势EO的完全补偿。可以根据已知电动势值EO定出EX，这种方法叫补偿法。如果要测任一电路中两点之间的电压，只需将待测电压两端点接入 图2 上述补偿回路代替Ex，根据补偿原理就可以测出它的大小。我们知道，用电压表测量电压时，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态，用补偿法测电压时，补偿电路中没有电流，所以不影响被测电路的状态。这是补偿测量法最大的优点和特点。 2、电位差计的工作原理 电位差计的原理线路如图2所示。其中Es为标准电池，Ex为被测电源，E是工作电源，G是检流计。由工作电源E，电阻R、R1及Rn串联组成的电路称为辅助电路（R－Rs－Rn－E）。调节Rn可改变电路的工作电流。使用电位差计可分两个步骤。 （1）校准工作电流 根据标准电池Es的电动势调节工作电流，将开关K置于“1”位置，则Es，G，Rs形成补偿电路（Es－K－G－Rs－Es），调节Rn使辅助电路的工作电流I为某值时，使Rs两端的电压与标准电池的电动势Es相补偿，检流计G中无电池通过，此时有Es=IRs，即辅助回路（E－R－Rs－Rn－E）中的电流I达标准化， （2）测量未知电动势 将开关K合在“2”位置，此时待测电动势为Ex，检流计G与R上的Rx段构成待测补偿电路（Ex－Rx－G－K－Ex），当调节电阻R上的C点位置再次使检流计G指针指零，此时有 （1） 这里的电流I就是前面经过标准化的工作电流，从上式可知，如果Es、Rs均为准确已知值，则被测电动势Ex的大小，在电流标准化的基础上，在电阻为Rx的位置上可以直接标出与IRx对应的电动势（电压）值。也就是说，调节Rx的值使检流计指示为零时，电位差计达到平衡。这时即为被测电动势（电压）的测量值。 在测量过程中，为了避免工作电源E不稳定所造成的影响。在每次测量前，必须用上述校准电路标准工作流后，才能进行测量。 3、用电位差计测量电位差（或电动势）的优点是： （1）准确度高。因其电阻R