用直流电位差计精确测量电压.docVIP

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， 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VsVx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