电位差计
郑凤翼主编.电工仪表与测量.人民邮电出版社,1999年11月第1版.
浙江工学院中国计量学院浙江丝绸工学院杭州高等专科学校.工科物理实验教程.浙江大学出版社,1991年08月第1版.
赵文杰主编.工科物理实验教程.中国铁道出版社,2002年02月第1版.
江影主编.新编物理实验教程.科学出版社,2009年09月第1版.
辛旭平，周芹主编.一级物理实验.科学出版社,2008年06月第2版.
电位差计是电磁学测量中用来直接精密测量电动势或电位差的主要仪器之一。补偿法是电磁测量的一种基本方法。电位差计就是利用补偿原理来精确测量电动势或电位差的一种精密仪器，补偿法的测量准确度高。这种方法是将被测电压与仪器的标准电压进行比较而实现电压测量。电路在补偿状态时，被测电压回路无电流，测量结果准确度仅取决于电位差计的电源、标准电池、标准电阻和高灵敏度检流计，故它的测量准确度可达0．01％或更高。可用于精确测量电动势、电压、电流、电阻等电学量。其优点是，在测量时几乎不消耗被测对象的能量，不影响被测量原来的数值，测量结果稳定可靠，且具有很高的精度。电位差计又叫电位计，它有多种类型，其中十一线电位差计是一种教学仪器，它结构简单、直观性强，便于学习和掌握；而箱式电位差计是测量电位差的专用仪器，它使用方便、测量准确、稳定性好，在科学实验和工业生产中经常用到。它用途很广泛，不但可以用来精确测量电动势、电压，与标准电阻配合还可以精确测量电流、电阻和功率等，还可以用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，有些电器仪表厂则用它采确定产品的准确度和定标，而且在非电参量(如温度、压力、位移和速度等)的电测法中也占有极其重要的地位。因此在工业测量自动控制系统的电路中得到普遍的应用。
【实验目的】
1.了解电位差计测量电位差或电动势的原理和方法。
2.学习并掌握UJ31型电位差计的使用方法。
3.用箱式电位差计测电源电动势及电压。
【实验原理】
一．直流电位差计的结构
电位差计线路是较为复杂的，类型也很多。尽管如此，一台较完善的直流电位差计主要有三个回路组成：工作电流回路、标准回路和测量回路。这三个回路组成了电位差计的一个整体，如图3．4．4所示。
在用标淮电池校准工作电流式电位差计中，工作电流回路由E、RPl、RP2、Rs等组成；标准回路由Es、Rs、G及开关S等组成；测量回路由Ex、Rx、G、开关S等组成。
在分析任何一个电位差计的原理、结构及线路时，都必须紧紧记住上述三个组成部分中所包含的特有元件，千万不能相互混淆。
电位差计主要结构组件有测量盘、工作电流调节盘、温度补偿盘、测量选择开关、极性变换开关、量限变换开关、电键按钮、接线端钮、面板、屏蔽层及外壳等。开关、按钮、端钮等是大家所熟悉的。所谓“盘”实质上是可调电阻，不过它呈圆盘形。可调电阻分两类，一类是滑线式的，是连续式可调电阻；另一类是步进式的，是阶梯式可调电阻。它们做得讲究、精密，并且都有分度。如滑线式分度值为滑线全长的1／100仍或1／1000或更小，步
进式有十位、百位步进盘。
工作电流回路： 工作电流回路又称工作电流调节回路，也有叫校准工作回路的。工作电路调节盘是电位差计的一个组成部分，它有滑线和步进两种形式。另外，在工作电流回路中，总的电阻值应该保证工作电流的调节范围。在采用步进式时要保证调节的细度。
标准回路： 标准回路又称工作电流校准回路。在回路中调定电阻Rs 可以做到准确稳定，标准电池Es 也可以很准确，使用时按照标准电池温度修正标出室温下的Es 。
二.补偿原理
补偿原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压
或电动势，其原理可用图4.1.1来说明。两个电源E n 和E x 正
极对正极、负极对负极，其中E n 为可调标准电源电动势，E x
为待测电源电动势，中间串联一个检流计G 接成闭合回路。
如果要测电源E x 的电动势，可通过调节电源E n ，使检流计读
数为0，电路中没有电流，此时表明E n =E x ，E x 两端的电位差
和E n 两端的电位差相互补偿，这时电路处于补偿状态。若已知补偿状态下E n 的大小，就可确定E x ，这种利用补偿原理测
电位差的方法称为补偿法，该电路称为补偿电路。由上可知，为了测量E x ，关键在于如何获得可调节的标准电源，并要求这电源便于调节、稳定性好、能够迅速读出其准确的数值。补偿原理的特点是在测量时，仪器不从被测电路中分流，不影响被测电路的状态。
三．电位差计工作原理
在直流电路中，电源电动势在数值上等于电源开路时两电极的端电压。因此，在测量时要求没有电流通过电源，测得电源的端电压，即为电源的电动势。但是，如果直接用伏特表去测量电源的端电压，由于伏特表总要有电流通过，而电源具有内阻，因而不能得到准确的电动势数值，所测得的电压值总是小于实际的电压值。为了准确的测量电源的电动势，必须使分流到测量支路上的电流等于零，直流电位差计就是为了满足这个要求而设计的。
1．简单电位差计原理
(1)最简单电位差计
原理如图3．4．1所示，Ex 是被测量未知电势，G 为检流计，RP 为可调标准电阻，PB1为毫安表，E 为干电池或稳压电源。当调节可变电阻RP 的滑动触点位置，使检流计G 指示到零时，则电位差计达到平衡。此时，检流计两端没有电位差，则被测电势Ex 和电压UK 相互补偿，即
Uk IRk Ex ==
Uk IRk Ex == (3．4．1)
在式(3．4．1)中，I 可从PB1中读出，RK 可从电阻标度尺上读出。
由上面测量可见，电位差计平衡时，被测电势无电流通过，因此没有损耗能量。
(2)定流变阻式电位差计
根据式(3．4．1)，如果每次测量时，使电流I 保持在某一固定的数值，并由PB1进行监视，在可变的标准电阻RP1上就能直接标度电压UK 值。如图3．4．2所示。
图3．4．2与图3．4．1不同的是增加了一个可调电阻RP2。测量时，首先调节电阻RP2，使工作电流I 调到规定值，然后调节RP1使检流计G 指示到零，最后直接从可变电阻BP1上读出UK 值。
图4.1.1补偿原理
PB1
PB1
341最简单电位差计原理图 342定流变阻式电位差计原理图 最简单电位差计原理图 定流变阻式电位差计原理图
综上所述，要保证测量电势(或电压)的准确度，关键取决于标推电阻RK 和毫安表指示电流I 的准确度。实际中，标准电阻RK 可以做得准确、稳定，而毫安表就难以办到。
2．用标准电池校准工作电流式电位差计原理
电路如图3．4．4所示，采用标准电池电压Es 校准工作电流I 。
当开关“S ”拨向“Es ”位置，调节可变电阻RP1(称为调定电阻)，可以使检流计G 指示零，此时电位差计达到平衡，说明IRs 与Es 数值相等，相互补偿，即
Es IRs =
或者写成为
Rs
Es I = 再将开关S 倒向“Ex ”位置，测量未知电势Ex ，此时，调节可变标准电阻RP2，也可以使检流计G 再次指示零，电位差计又获得平衡，说明IRK 与Ex 数值相等，相互补偿，即
Uk Ex IRk ==
I
344用标准电池校准工作电流式电位差计的工作原理图
将式Rs Es I =代入上式，可得 Es Rs
Rk Rk Rs Es Ex == 上式称为电位差计的测量方程式。
由上式可知，用电位差计测量未知电势Ex 的过程，实质上是将Ex 与压EN 进行
比较的过程。由于标准电池Es 的电动势准确、稳定，因此Ex 的测量准确度只取决于Rs Rk 的比值。当选用数值固定的标准电阻Rs 时，则可在标准电阻Rk 上刻以IRk Uk =的标度，直接读出被测电势Ex 的值。这种测量方法获得的结果，精度是非常高的。
3. UJ-31型电位差计原理
电位差计的测量原理可分别用图4.1.2和图4.1.3来说明。图4.1.2为电位差计定标原理图，其中ABCD 为辅助工作回路，由电源E 、限流电阻R 、粗细均匀电阻丝AB 串联成一闭合回路；MN 为补偿电路，由待测电源E n 和检流计G 组成。电阻箱R 用来调节回路工作电流I 的大小，通过调节I 可以调整每单位长度电阻丝上电位差的大小，M 、N 为电阻丝AB 上的两个活动触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB 上取适当的电位差来与测量支路上的电位差补偿，它相当于补偿电路图4.1.1中的E n ，提供了一个可变电源。当回路接通时，根据欧姆定律可知，电阻丝AB 上任意两点间的电压与两点间的距离成正比。因此，可以改变MN 的间距，使检流计G 读数为0，此时MN 两点间的电压就等于待测电动势E x 。要测量电动势E x ，必须分定标和测量两步进行：
（1）定标
利用标准电源E n 高精确度的特点，使得工作回路中的电流I 能准确地达到某一标定值I 0，这一调整过程叫电位差计的定标。
本实验采UJ-31型电位差计，电阻R AB 是11m 长粗细均匀
电阻丝。根据定标原则，按图4.1.2连线，移动滑动触头M 、
N ，将M 、N 之间的长度固定在L mn 上，调节工作电路中的电阻
R ，使补偿回路中的定标回路达到平衡，即流过检流计G 的电
流为零，此时：
mn mn mn n L S I R I V E ρ00=== 在工作过程中，ABCD 中工作电流保持不变，因电阻R AB 是均匀电阻丝，令：
S
I L V V mn mn ρ00== （4.1.1） 其中V 0是电阻丝R AB 上单位长度的电压降，称为工作电流标准化系数，单位是V/m 。为使读数方便起见，取V 0为0.1、0.2，……1.0V/m 等数值。对于V 0，由于电阻丝阻值稳定，所以只有调节ABCD 中工作电流0I 的大小，才能得到所需的V 0值，这一过程通常称作“工作电流标准化”。在实际操作中，只要确定出V 0，也就完成了定标过程。
（2）测量
测量待测电动势E x 的过程与工作电流标准化的过程正好
相反。当上面定标结束后，按图4.1.3连线，调节M ’、N ’
之间长度L m ’n ’，使M ’、N ’两点间电位差V m ’n ’等于待测电动
势E x ，达到补偿，此时流过检流计G 的电流为零。即：
''0''n m n m x L S I V E ρ==
(4.1.2)
结合式（4.1.1）得：
''0n m x L V E = （4.1.3）
4. UJ-31型箱式电位差计
UJ-31型电位差计是一种实用电位差计，它用于测量小电压值。其原理如图4.1.4所示。重要的参数有：
测量范围：1μV~171mV ；
准确度等级：0.05；
图4.1.3电位差计测量原理图
图4.1.2电位差计定标原理图
电源电压：5.7~6.4V 。电路可分为两大部分：下半部为工作回路，上半部为补偿回路；其中左边为校准回路，右边为测量回路。
UJ-31型电位差计面板图如图4.1.5所示。面板（见图4.1.5）上各旋钮和接线柱功能如下：
R s 是标准电池的温度补偿旋钮。K 1是电位差计量程扩展旋钮，由K 1和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个不同倍率电阻转盘直接读出电压值。
工作状态选择旋钮K 2共有五个档位。“断”位置是将被补偿电动势与工作回路断开；“标准”是校准电位差计；“未知1”、“未知2”是测定未知电动势。
电流调节粗调R p1、中调R p2、细调R p3，在校准工作状态下，用它校准工作电流的大小，以保证刻度盘示值与测量实际值一致。
“粗”、“细”、“短路”按钮分别指不同的电流接通方式。按下“粗”时，检流计与保护电阻串联后与电路接通；按下“细”时，检流计与电路直接接通；按下“短路”时，可使检流计两端短路，起到阻尼开关作用。
图4.1.4 UJ-31型电位差计原理图 4.1.5 UJ-31型电位差计面板图
（1）工作电流标准化
将K 合上，K2拨向Es ，从粗到细调节工作回路的电阻RP （包括RP1、RP2、RP3），使G 中无电流，此时校准回路处于补偿状态，则
IoRs Es =
Rs
Es Io =式中，Es 、RS 都是准确的或选定的，工作回路中电流I 0就能被精确地校准到所需要的值，这一步骤称为工作电流标准化。
（2）测Ex 或Ux
I 0校准后，RP 不能再改变，立即将K2拨向Ex 或Ux ，调节Rx （即转动图中的测量盘Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ），使检流计G 中无电流，此时测量回路处于补偿状态，则
IoRx Ex =
Rx Ex Io = 则Rs
Rx Es Ex = 此时流经Rx 的电流为标准电流，在Rx 不同位置处输出的电位差IoRx 也确定了。于是就可以把Rx 不同位置处电阻的数值转换成电位差值直接标在测量盘上，就直接可从测量盘所标的刻度，读出待测Ex 或Ux 值。
（3）标准电池温度补偿
校准回路中的Es为仪器外接的标准电池，它的电动势随温度有微小变化，而它标出的数值是20℃时的电动势，为修正温度变化引入的误差，在UJ31型电位差计面板上专门有一个温度补偿旋钮Rs，对应于电路中的是一个可变的标准电阻Rs。使用时按照标准电池温度修正标出室温下的Ets，将面板上旋钮Rs转至Ets值，然后调节R p使G中无电流，这样工作回路中的电流为测量读数盘刻度时的标准电流。举例说，若测量时温度为20℃，查得此时标准电池的电动势为：1.0183V，则选取标准电阻Rs为101.83Ω。校准后工作电路中电流的大小为I=0.010000A。因而在精密电阻箱R的一部分电阻Rx上电位差为（0.010000×Rx）V。
（4）电位差计的量程
一般箱式电位差计的量限为mV数量级。UJ-31型箱式电位差计量程分为17.1mV(最小分度1μV，倍率开关K1旋至×1)和171.0mV(最小分度10μV，倍率开关K1旋至×10)两档。
（5）电位差计基本误差表达式：
Δ=Ux（S%）+bΔU
式中S—电位差计准确度等级；
Ux—测量盘示值；
ΔU—测量盘最小步进值（或分度值）；
b—附加误差系数，实验型电位差计一般取b=0.5。
实际使用中，滑动接触装置往往是误差的主要来源。因为：滑触点的接触电阻会引起误差。滑触点移动时会产生温差电动势。
（6）使用方法
1.将外按的标难电池、检流计、工作电源和被测电动势(或电位差)，按其极性接入电位差计。
2．测量前先调整捡流计指针正对零位，灵敏度档选择合适的量程。再根据室温算出标准电池在该温度下的标准电动势，并依此将Rs调至相应的位置。将K1接待测电势的大小置于“×1或“×10”处，K2置于标准。
3．校准工作电流：按下“粗”按钮。先调RP1(粗)，再调RP2(中)，使G的指针无偏转。再按下“细”按钮，用Rp3来精确补偿至G无偏转，则电流得以校准(在此过程中，可利用短路按钮使摆动的检流计指针迅速静止)。
4．测量未知电动势(或电位差)：保持Rp不变，将K2置旋钮“未知1”或“未知2”，依次调节测量转盘(即Rx)I、Ⅱ、Ⅲ，使电位差计处于补偿状态。在调节中应先估计一下未知电势的大小，并把测量转盘I置于估计数值上，然后先按下“粗”钮大致补偿后，再按下“细”钮精确补偿之。测量结果是三个读数盘的读数相加值与Kl的倍率乘积。
注意：调节滑线读数盘3时不允许逆时针旋过0mV处，也不允许顺时针旋过最大刻度处。
【实验仪器】
箱式电位差计，检流计，标准电池，干电池，直流稳压电源，变阻器，分压箱，开关。
【实验内容与步骤】
UJ-31型箱式电位差计测电动势时，按照以下步骤进行：
（1）电路连接：将外接标准电池、检流计、工作电源与对应的接线柱连接；
（2）标准电池电池温度修正：先按仪器显示值或标准电池温度修正值Ets，将面板上旋钮Rs转至Ets值；
（3）工作电流标准化：将K2置于标准，按下“粗”按钮，检流计G的指针偏转，调R p1使检流计G的指针无偏转，放开“粗”按钮再按下“细”按钮，用R p2、R p3来精确补偿至G 的指针无偏转，使得电流得以校准。工作电流即被校准到所需的标准电流。
（4）测电动势：在工作电流标准化后，将K 2置于“未知1”或“未知2”，保持R p 不变，依次调节面板上转盘Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ，使电位差计处于补偿状态；
（5）读数：倍率??+?+?=III II I )01.01.01(U U U E x
实验内容
1.根据补偿法测电压的原理和电位差计的介绍，了解其结构和使用方法，用UJ-31型电位差计测出一干电池的电动势E x 值，将数据记入表中。
使用UJ-31型电位差计测干电池的电动势E x 值时，先接好外接标准电池、检流计、工作电源和被测电动势，检流计机械调零；
再根据实际E x 值，将R s 调节相应位置，量程扩展旋钮K 1根据待测电动势的大小置于“×1”或“×10”，工作状态选择旋钮K 2置于标准。按下“粗”按钮，按照先“粗”后“细”的顺序调R p1、R p2，使检流计G 的指针无偏转，再按下“细”按钮，用R p3来精确补偿至G 的指针无偏转，使得电流得以校准。
最后进行测量，将工作状态选择旋钮置于“未知1”或“未知2”，保持R p 不变，依次调节转盘Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ，使电位差计处于补偿状态，仍然是先“粗”后“细”。
倍率??+?+?=III II I )01.01.01(U U U E x （mV ） （4.1.4） 倍率取“×1”或“×10”。
测量完毕，务必将“粗”、“细”按钮松开，并把工作状态旋钮转到“断”处。
表干电池的电动势测量数据
电位差计量程 mV
标准电池电压 mV 电阻R 0 Ω
2. 用UJ-31型电位差计测如下电路中滑线变阻器间距变化时产生的电压，将数据记入表中。
准备工作：1．打开稳压直流电源调节E1=6V ，E2=1V 后关闭电源。
2．将检流计G 的锁扣指向白点，按下电计旋钮，并校零。
3．调K1×10，K2为断位。
4．调Rs 使Es=ε20=1.0185~1.0186V 。
5．按电路图接线并检查，确认无误后通电。
校准： 调K2为标准，按下粗细旋钮，调节Rp1，Rp2，Rp3使检流计G=0，松开粗细旋钮。 测量： 调K2为未知2，调滑线变阻器间距L x=60mm ，按下粗细旋钮，调节读数盘?、П、
Ш使检流计G=0，读数为Ux= mV 。依次测出其它数据填入表中。
整理： 测量完毕，关闭电源并拆线；将K2调在断位，粗细旋钮释放；打开检流计电计旋钮，将检流计锁扣指向红点；将导线、设备摆放整齐。
3．测量电流
其电路如图3．4．13所示，R N 为标准电阻。测得R N 两端电压后，即可根据欧姆定律算出通过负载的电流I 。选用标准电阻时要注意，额定电流应大于被测电流，标准电阻上的压降不应超过电位差计的测量上限值。 U +
_
负
载
3413测量电流的电路
4．测量功率
测量功率就是分别测得负载两端的电压和通过负载的电流，因此按照前面的方法将测得的I 和U 两者相乘即是功率P 。但在测量过程中应注意，要保持电压和电流稳定，不能使其变化。
5．测量电阻
其电路如图3．4．14所示，Rx 为被测电阻，RN 为标准电阻，BP 为调节电阻，开关S 用来转换接至电位差计上的电压。当S 倒向Rx 一边时，测得Rx 上的电压为Ux ；当S 倒向RN 另一边时，测得RN 上的电压为UN 。若保持电流I 不变，则
IRx Ux =
IRn Un =
由上两式相除可得
Rn Un
Ux Rx = 测量时，若只RN 的阻值接近Rx 的阻值，对测量中调试会容易些，且更准确。
U +
_
接电位差计S
3414测量电阻的电路
附：标准电池
标准电池的特点是其电动势稳定性非常好，一级标准电池在一年时间内电动势的变化不超过几微伏．因此常用来作为电压测量的比较标准．标准电池依其电解液的浓度可分为饱和标准电池和不饱和标准电池两种。最常用的是Weston 标准电池，正极为汞，上面放置硫酸铜和硫酸汞糊剂；负极为镉汞剂，上面放置硫酸镉晶体，最后在“H ”型玻璃管内注入硫酸镉溶液，就构成了标准电池。它的电动势随温度变化也是很小的。0.01级的标准电池20℃ 时的电动势为：
V 01868.1~01855.120=ε
标准电池只能用作电动势测量的比较标准，绝不能作电能能源使用，故只能和电位差计配合使用，并且在使用时严格遵守下列三项要求：
（1）绝对不能倒置，不能振动。
（2）电池在使用中的电流绝对不应大于微安数量级。
（3）绝对不允许用伏特计或万用电表测量其电动势。
【注意事项】
调节滑线读数盘Ⅲ时不允许逆时针旋过0 mV 处，也不允许顺时针旋过最大刻度处。
【实验设计思考】
1.用电位差计测电动势的物理思想是什么？
2.用电位差计进行测量前为什么要对电位差计进行校准？
3.电位差计有几个回路，各有什么作用？
4.电位差计是精密测量电压的仪器，请说出在电位差计实验中测量电压精度高的原因？
5.电位差计测量电动势的过程中，如果检流计指针一直偏向一边，试分析造成这一实验现象的可能原因。
6.什么叫标准电池？使用时应注意哪些问题？实验中不用它行不行？能否用电压表直接测量它的端电压？为什么？
7.试设计一个简单的电路，用电位差计来测量未知电阻的阻值。
实验八 电位差计的原理和使用 【实验目的】 1．掌握电位差计的工作原理和正确使用方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用。 2．训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测干电池、待测电阻、开关和导线等。 【实验原理】 如图5.8.1所示，电位差计的工作原理是根据电 压补偿法，先使标准电池E n 与测量电路中的精密电阻R n 的两端电势差U st 相比较，再使被测电势差（或电压）E x 与准确可变的电势差U x 相比较，通过检流计G 两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。 校准：将K 2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接，R n 取一预定值，其大小由标准电池E S 的电动势确定；把K 1合上，调节R P ，使检流计G 指零，即E n = IR n ，此时测量电路的工作电流已调好为 I = E n /R n 。校准工作电流的目的：使测量电路中的R x 流过一个已知的标准电流I o ，以保证R x 电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻R x 上的）实际电压值相一致。 测量：将K 2打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持I o 不变（即R P 不变），K 1合上，调节R x ，使检流计G 指零，即有E x = U x = I o R x 。 由此可得x n n x R R E E = 。由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据R x 电阻值标出其对应的电压刻度值，因此只要读出R x 电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势E x 的测量值。 所以，电位差计使用时，一定要先“校准”，后“测量”，两者不能倒置。 【实验装置】 1. UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档）。使用 图5.8.1 电位差计的工作原理 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断 粗 中 细
实验八电位差计得原理与使用 【实验目得】 1.掌握电位差计得工作原理与正确使用方法，加深对补偿法测量原理得理解与运用。 2.训练简单测量电路得设计与测量条件得选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、 标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、 FJ31型直流 分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测 干电池、待测电阻、开关与导线等。 【实验原理】 如图5.8.1所示，电位差计得工作原理就是根据电 压补偿法,先使标准电池E…与测量电路中得精密电阻Rn 得两端电势差Us,相比较，再使被测电势差（或电压） 仔与准确可变得电势差久相比较，通过检流计 G两次指 图581电位差il?得工作原理 零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计得 “校准”与“测量”两个步骤中理解。 校准:将?打向“标准”位置，检流讣与校准电路联接.几取一预左值，其大小由标准电池Es得电动势确定;把Ki合上调'I'J R P，使检流计G指零，即￡…=风,此时测量电路得工作电流已调好为7= E.JR n。校准工作电流得目得:使测量电路中得&流过一个已知得标准电流人. 以保证&电阻盘上得电压示值该IJ度值）与英（精密电阻凡上得）实际电压值相一致。 测量:将心打向“未知”位置，检流讣与被测电路联接，保持不变（即弘不变）K合上, 调节&使检流计G指零，即有E x =Ux= /<> 由此可得。由于箱式电位差计而板上得测疑盘就是根据凡电阻值标岀其对应得电压刻度值,因此只要读岀R,电阻盘刻度得电压读数，即为被测电动势瓦得测量值。所以，电位差计使用时，一定要先“校准"，后“测量",两者不能倒置。 【实验装置】 1、UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计就是一种测量低 电势得电位差计，其测量范囤为（宜档）或 （宜档）。使用外接工作电源，标准电池与灵 敏电流计均外接，英面板图如图5. 8. 2 所 示。调节工作电流（即校准）时分别调节（粗 调）、（中调）与（细调）三个电阻转盘，以 保证迅速准确地调节工作电流。就是为了适 应温度不同时标准电池电动势得变化而设 置得，当温度不同引起标准电池电动势变化 时，通过凋节，使工作电流保持不变。被分 成I 0、11（）与111（）三个电阻转盘， 并在转盘上标出对应得电压值,电位差计处 于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读岀未知电动势或未知电压。左下方得“粗”与
电位差计校准电流表
3 、电位差计的标准 要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值I O ，必须对电位差计进行校准。方法如图所示。E S 是已知的标准电动势，根据它的大小，取cd 间电阻为R cd ，使R cd =E S /I O ，将开关K 倒向E S ，调节R 使检流计指针无偏转，电路达到补偿，这时I O 满足关系I O = E S /R cd ，由于已知的E S 、R cd 都相当准确，所以I O 就被精确地校准到标准值，要注意测量时R 不可再调，否则工作电流不再等于I O 。 4﹑电流表的校准 校正电流表的电路如图5-20-4所示，图中毫安表为被校准电流表，R 为限流器，s R 为标准电阻，有４个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下面两个是电压接头，接电位差计。电位差计可测出s R 上的电压s U ，则流过s R E R a b c d Es Ex K 图5-20-4 电位差计校正电流表电路
中电流的实际值为s s R U I /0= 在毫安表上读出电流指示值I ，与0I 进行比较，其差值0I I I -=?称为电流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差m I ?，按式（0-0-1）确定电流表级别。 %100??= 量限 m I a （0-0-1） 电路实物图: 五、实验内容及步骤 1、校准学生式电位差计 使用电位差计之前，先要进行校准，使电流达到规定值。先放好R A 、R B 和R C ，使其电压刻度等于标准电池电动势，取掉检流计上短路线，用所附导线将K 1、K 2、K 3、G 、R 、R b 和电位差计等各相应端钮间按原理线路图进行连接，经反复检查无误后，接入工作电源E ，标准电池E S 和待测电动势E X ，R b 先取电阻箱的最大值，（使用时如果检流计不稳定，可将其值调小，直到检流计稳定为止），合上K 1、K 3，将K 2推向E S （间歇使用），并同时调节R ，使检流计无偏转（指零），为了增加检流计灵敏度，应逐步减少R b ，如此反复开、合K 2 ，确认检流计中无电流流过时，则I O 已达到规定值。
实验八电位差计的原理和使用 【实验目的】 1掌握电位差计的工作原理和正确使用方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用。 2?训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测干 电池、待测电阻、开关和导线等。 【实验原理】 如图5.8.1所示，电位差计的工作原理是根据电压补偿法，先使标准电池E n与测量电路中的精密电阻R n的两端电势差U st相比较，再使被测电势差（或电压）E x与准确可变的电势差U x相比较，通过检流计G两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。 校准：将K2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接， R n取一预定值，其大小由标 准电池E S的电动势确定；把K1合上，调节R p ,使检流计G 指零，即E n= IR n,此时测量电路的工作电流已调好为1= E n/R n。校准工作电流的目的：使测量电路中的 R x流过一个 已知的标准电流I。，以保证R x电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻 R x上的）实 际电压值相一致。 测量：将K2打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持 I o不变（即R p不变）, K1合上，调节R x，使检流计G指零，即有E x = U x = I o R x o 由此可得E x 〔R x o由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据 R x电阻值标出其对 R n 应的电压刻度值，因此只要读出R x电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势E x的测量值。 所以，电位差计使用时，一定要先校准”，后测量”， 粗- ” 1卜细 图5.8.1电位差计的工作原理
实验10 直流电位差计的原理及应用 【实验目的】 1、学习“补偿法”在实验测量中的应用。 2、掌握电位差计的工作原理及其测量的基本方法。 3、学习对实验电路参数的估算及校准方法。 【实验仪器】 DH325型十一线电位差计 1台 DHBC -5标准电势与待测电势 1台 1、DHBC -5标准电势与待测电势面板示意图 注意：DHBC -5标准电势与待测电势的标准电势：1.0186V ，精度为0.01%；待测电势：0～1.9V 连续可调。严禁作为电源外接负载使用。 【实验原理】 1.补偿法原理 补偿法是一种准确测量电动势（电压）的有效方 法。如图1所示。设E 0为一连续可调的标准电源电 动势（电压），而E X 为待测电动势，调节E 0使检流 计G 示零（即回路电流I=0），则E X = E 0。上述过程的实质是，不断地用已知标准电动势（电压）与待测 图1 补偿法原理图 的电动势（电压）进行比较，当检流计指示电路中的电流为零时，电路达到平衡补偿状态，此时被测电动势与标准电动势相等，这种方法称为补偿法。这和用一把标准的米尺来与被测物体（长度）进行比较，测出其长度的基本思想一样。但X
其比较判别的手段有所不同，补偿法用示值为零来判定 。 但电动势连续可调的标准电源很难找到，那么怎样才能简单地获得连续可调 的标准电动势（电压）呢？简单的设想是：让一阻值连续可调的标准电阻上流过一恒定的工作电流，则该电阻两端的电压便可作为连续可调的标准电动势。 2．电位差计测量原理 2 是一种直流电位差计的原理简图。 图2 电位差计原理图 它由三个基本回路构成： ① 工作电流调节回路，由工作电源E 、限流电阻R P 、标准电阻R N 和R X 组成。 ② 校准回路，由标准电池E N 、检流计G 、标准电阻R N 组成。 ③ 测量回路，由待测电动势E X ，检流计G ，标准电阻R X 组成。通过测量 未知电动势E X 的两个操作步骤，可以清楚地了解电位差计的原理。 （1）“校准”：图中开关K 拨向标准电动势E N 侧，取R N 为一预定值（对 应标准电势值E N =R N ×I 0=1.0186V ），调节R P 使检流计G 示值为零，使工作电流回路内的R X 中流过一个已知的“标准”电流I 0，且N N R E I =0。 （2）“测量”：将开关K 拨向未知电动势E X 一侧，保持I 0不变，调节滑动触 头B ，使检流计示零，则N N X X X E R R R I E =?=0。被测电压与补偿电压极性相抵且大小相等，因而互相补偿（平衡）。这种测E X 的方法叫补偿法。补偿法具有以下优点：
电位差计校准电表实验报告记录(完整版)
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电位差计校准电流表 一、实验目的 1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。 2.掌握使用电位差计校准电表的方法。 3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 三实验仪器： 学生式电位差计，标准电池，稳压电源，可变电阻器箱两台，待校准电流表(20mA)，标准电阻Rs。
四、实验原理： 1、电位补偿原理 。 如图是将被测电动势的电源Ex 与一已知电动势的电源E O “+”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≠E O 回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E O 可调并已知，那么改变E O 的大小，使电路满足E X =E 0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势E X 得到己知电动势E O 的完全补偿。可以根据已知电动势值E O 定出E X ，这种方法叫补偿法。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 按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。由上述补偿原理可知，采用补偿法测量电动势对E O 应有两点要求：（1）可调。能使E O 和E X 补偿。（2）精确。能方便而准确地读出补偿电压E O 大小，数值要稳定。 E E R a b c d Eo Ex Io
实验十一电位差计及其应用 【实验目的】 1．了解电位差计的工作原理、结构、特点与操作方法。 2．掌握用电位差计测电池的电动势的方法。 【实验仪器】 电位差计，标准电池、检流计、待测电池、直流稳压电源、导线若干。 【实验原理】 一般用伏特表测电位差或电动势时，由于伏特表自身的内阻在电路中有分流作用，往往产生较大的测量误差。而用电位差计测电位差或电动势时，却不存在这个问题。 箱式电位差计是用来精确测量电池电动势或电位差的专门仪器。它采用电位比较方法依据补偿原理进行测量，由于与之配合使用的标准电池电动势非常稳定，用做检测电流的灵敏电流计灵敏度很高，加上箱式电位差计的电压比较电路精确度较高，因此，它能精确地测量待测的电位差和电池的电动势。同时，因为箱式电位差计精度很高，常用来校正电压表和电流表。 图8-1 电压补偿原理图图8-2 电位差计原理简图 1．电压补偿原理 图8-1为电压补偿原理图。在图8-1中，Ex为被测未知电动势，E0为可以调节的已知电源，G为检流计。在此回路中，若E0≠Ex，则回路中一定有电流，检流计指针偏转。调整E0值，总可以使检流计G指示零值，这就说明此时回路中两电源的电动势必然是大小相等，方向相反，数值上有Ex=E0，因而相互补偿
（平衡）。这种测电压或电动势的方法称为补偿法。电位差计就是应用这种补偿原理设计而成的测量电动势或电位差的仪器。 由上可见，构成电位差计需要有一个特定的可调电源E0，而且要求它满足两个条件：①它的大小便于调节，使E0能够和Ex补偿；②它的电压很稳定，并能读出精确的伏特值。 2．电位差计原理 图8-2为电位差计原理图。电位差计应用的补偿原理，是用可调的已知电压E0=IR0与被测电动势Ex相比较，当检流计指示零时，两者相等从而获得测量结果，如图8-2所示。由欧姆定律U=IR可知，要想得到可调的已知电压E0，可先使电流I确定为一恒定的已知标准电流I0，然后使I0流过电阻R，如果Ra的大小可调并可知（Ra是R在补偿回路ExKGRa中的部分），则Ra两端的电压降U 即为可调已知，有U=I0Ra，将Ra两端的电压U引出，并与未知电动势Ex进行比较，组成补偿回路，则U相当于上面所要求的“E0”。 在图8-2中，ERRsRp组成辅助回路，ExKGRa和EsRsGK各组成一个补偿回路。 ⑴校准工作电流 辅助回路中的电流叫工作电流。为使Ra中通过的电流是已知的标准电流I0，在图8-2中，使开关K倒向右端1，调节Rp改变辅助回路中的电流，当检流计指示零时，Rs上的电压降恰与补偿回路中标准电池的电动势Es相等，有Es=I0. Rs，，由于Es和Rs都是很准确的，所以这时辅助回路中的工作电流就被精确地校准到所需要的I0值。
电位差计的原理及使用预习原始数据实验报告 精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
院（系）名称班 别姓 专业名称学 实验课程名称普通物理实验（2） 实验项目名称电位差计的原理及使用 内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验预习中的问题探讨 【实验目的】 1.了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2.理解电位差计的工作原理——补偿原理； 3.掌握线式电位差计测量电池电动势的方法； 4.熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验原理】 电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。由于电源有内阻r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0 ）的大小，它小于电动势。显然，为了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。此时，电源的端电压U才等于其电动势E。 1.补偿原理 如图1所示，把电动势分别为ES 、EX和检流计G联成闭合回路。当ES < EX时，检流计指针偏向一边。当ES > EX时，检流计指针偏向另一边。只有当ES = EX时，回路中才没有电流，此时I＝0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。反过来说，若I＝0 ，则ES = EX 。 图1
电流计的保护： 图1电路中，当两比较电动势电压稍有变化，电流计将产生极大偏转，这将直接损坏电表。 为保护小量程电表，通常给电流表串联一大电阻R（图2），以减小流经电表的电流，调节比较电动势，使电流计示值为零，再减小串联电阻阻值，调节比较电动势，使电流计示值为零….如此反复进行，直至串联电阻为零时，电流表示值也为零。 2. 十一线电位差计的工作原理 如图3所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流Io；由待测电源Ex、检流计G、电阻丝MN构成的回路称为测量回路;由标准电源Es、检流计G、电阻丝MN构成的回路称为定标（或校准）回路。调节总 电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差Uo的大小。M、N 为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差（或电动势补偿）。 实验预习报告
实验预习报告 院（系）名称班 别 姓名 专业名称学号 实验课程名称普通物理实验（2） 实验项目名称电位差计的原理及使用 内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验预习中的问题探讨 【实验目的】 1.了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2.理解电位差计的工作原理——补偿原理； 3.掌握线式电位差计测量电池电动势的方法； 4.熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验原理】 电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I 通过电源的内部。由于电源有内阻r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0 ）的大小，它小于电动势。显然，为了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。此时，电源的端电压U才等于其电动势E。 1.补偿原理 如图1所示，把电动势分别为ES 、EX和检流计G联成闭合回路。当ES < EX时，检流计指针偏向一边。当ES > EX时，检流计指针偏向另一边。只有当ES = EX时，回路中才没有电流，此时I＝0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。反过来说，若I＝0 ，则ES = EX 。 图1 电流计的保护： 图1电路中，当两比较电动势电压稍有变化，电流计将产生极大偏转，这将直接损坏电表。 为保护小量程电表，通常给电流表串联一大电阻R（图2），以减小流经电表的电流，调节比较电动势，使电流计示值为零，再减小串联电阻阻值，调节比较电动势，使电流计示值为零….如此反复进行，直至串联电阻为零时，电流表示值也为零。 2. 十一线电位差计的工作原理 如图3所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流Io；由待测电源Ex、检流计G、电阻丝MN构成的回路称为测量回路;由标准电源Es、检流计G、电阻丝MN构成的回路称为定标（或校准）回路。调节总 电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差Uo的大小。M、N 为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差（或电动势补偿）。
电位差计的原理及应用 学生式电位差计是按串联代换式电位差计的电路设计的。其特点是线路简明、原理清楚，非常适合大学、中专、中学的学生实验。用它不仅可以直接测量电源电动势、温差电动势，而且配用标准电阻箱后还可以用来测量直流电流和电阻等。 【实验目的】 1. 了解电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用. 2. 掌握用电位差计测量电池电动势. 3. 掌握用电位差计测定电阻的方法，会设计简单的测量电路. 【实验仪器】 稳压电源、87-1型学生型电位差计、标准电池、待测干电池、开关、导线 【实验原理】 图1是将被测电动势的电源Ex与一已知电动势的电源E O“+”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， 可调并已知， 回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E 那么改变E O的大小，使电路满足E X=E0，则回路中没有电流，检 流计指示为零，这时待测电动势E X得到己知电动势E O的完全补 偿。可以根据已知电动势值E O定出E X，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 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，图1补偿电路 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。 按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。由上述补偿原理可知，采用补偿法测量电动势对E O应有两点要求：（1）可调。能使E O和E X补偿。（2）精确。能方便而准确地读出补偿电压E O大小，数值要稳定。 图2是实现补偿法测电动势的原理线路，即电位差计的 原理图。采用精密电阻R ab组成分压器，再用电压稳定的电 源E和限流电阻R串联后向它供电。只要R cd和I O数值精 确，则图中虚线内cd之间的电压即为精确的可调补偿电压 E O，E O和E X组成的回路cdGE X称为补偿回路。 87-1市电型学生式电位差计外接配套件为标准电池（按 极性接入“E S”接线柱），待测电势（电压）接入“E X”接 线柱，R b已内接一保护电阻，不需另接电阻箱，其它均已安装图2电位差计原理图在密闭的机箱内，各部分之间连接导线也成套供应。图3为87-1型学生式电位差计的面板布置图。
用电位差计测电动势实验报告 篇一：十一线电位差计测电动势(实验报告) 大学物理实验报告 实验名称电位差计测量电动势实验日期实验人员 【实验目的】 1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2. 理解电位差计的工作原理——补偿原理； 3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法； 4. 熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验仪器】 11线板式电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、保护电路组 【实验原理】 电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。由于电源有内阻r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0）的大小，它小于电动势。显然，为了等于其电动势E。 1. 补偿原理 ?? 如图1所示，把电动势分别为ES 、EX和检流计G 联成闭合回路。当ES EX时，检流计指针偏向另一边。只
有当ES = EX时，回路中才没有电流，此时I＝0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。反过来说，若I＝0 ，则ES = EX。 能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。此时，电源的端电压U才 图1 补偿电路 2. 十一线电位差计的工作原理 如图2所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工 作回路，由它提供稳定的工作电流I0；由待测电源EX、检流计G、电阻丝CD构成的回 路称为测量回路;由标准电源ES、检流计G、电阻丝CD 构成的回路称为定标（或校准） 回路。调节总电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差U0的大小。C、D 为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差（或电动势补偿）。 —第 1 页共 3 页— 图2 电位差计原理图 1) 预设 当直流电源接通，K2既不与ES接通、又不与EX接通时，
《电位差计的使用》数据处理参考 一、用电位差计校准量程为mA I m 15=电流表的实验数据处理方法举例 1．整理所测实验数据，计算出修正值和标称误差，确定被校准电流表的精度等级。 列出实验中校验15mA 量程毫安表的实验数据如表1 %100max ??量程 标称误差＝ I =____________________ 根据国家对电表的质量指标，指针式电磁表的精度等级可分为： 0.1、 0.2、0.5、1.0、 1.5 、2.5 、5.0 七个等级。根据标称误差的计算，故可确定被校电表的精度等级为____________级。 2．根据表中数据，用坐标纸作出校正曲线x x I I -?。 3．验证用电位差计校准量程为mA I m 15=电流表实验的校验装置的合理性 用电位差计校验毫安表，要求估算校验装置的误差，并判断它是否小于电表基本误差限的1/3，就可得出校验装置是否合理的结论。 0.05级电位差计的基本误差限可用下式计算： )%05.0(U U S U S ?+±=?=________________________mV （注意：U ?值与电位差计上的量程倍率有关） 标准电阻s R 等级为f=0.01级，其电阻的误差限： s R R f s ?=?%=________________________Ω 估算时只要求考虑电位差计及标准电阻s R 的基本误差限，根据s s s R U I =由误差传递公式可导出：
=?? ? ? ???+???? ???=?2 2s R s U s I R U I s S S ____________________ 所以 =??= ?S S I I I I S S __________________________mA 而被校毫安表的基本误差限为： 量程级别％?=?I =____________________mA ， 其1/3基本误差限值： =?3/I __________mA ， 比较S I ?是否《3/I ?（即比较校验装置的误差S I ?是否远小于被校电表基本误差限I ?的1/3，若是该校验装置是合理。否则不合理。 二、用电位差计测干电池电动势的数据处理 1给出电位差计测量干电池电动势的测量结果。 按图２接线，取分压箱分压比为５００，电压差计量程倍率为k=1,对干电池电动势进行六次测量，得到表2的实验数据。 n 为分压箱分压比; f 为分压箱精度等级子; k 电位差计量程倍率; E n (14.5)为14.5℃时标准电池电压。 由实验装置可得被测干电池的电压为：s x nU E = 由误差传递公式得： 22222 2)()()()( )()( s s s s s x x s s x x U U n n U n U U n n E E U U n n E E ?+?=?+?=??+?=? (1)
产品名称：直流电位差计 型号：UJ33系列 价格：1320 品牌： 产品介绍：主要指标：倍率测量范围最小分度值误差绝对值热电势检流计灵敏度 ×10 0~2.111V 100uV ≤0.05℅UX＋50uV ≤２uV ≤格／100uV ×5 0~1.055V 50uV ≤0.05℅UX＋50uV ≤２uV ≤格／50uV ×1 0~211.1mV 10uV ≤0.05℅UX＋5uV ≤1uV ≤格／10uV ×0.1 0~21.11m V 1uV ≤0.05℅UX＋0.5uV ≤２uV ≤格／3uV 注：校对“标准确确时”，工作电流相对变化0.05℅时，检流计指针偏转大于１格。 ２、仪器使用条件： 保证准确温度范围：１5℃~25℃ 使用温度范围：5℃~35℃ 相对湿度：≤80℅ 3、外壳对线路绝缘电阻RJ＞100MΩ 4、仪器工作流３mA、5.5mA，标称工作电压３Ｖ，可用范围2.76~2.36V,有5节或6节1.5V1号干电池串并供电。 5、仪器能耐受５０赫正弦波５００Ｖ电压历时１分钟的耐压试验。 ６、外行尺寸：３１０×２４０×１６０mm ７、重量：＜５Ｋa 三、原理 本电位差计根据补偿法原理制成。 调节ＲＰ阻值、当工作电流Ｉ在ＲＮ上产生电压降等于标准电池电势值ＥＮ时，如开关Ｋ打入左边，检流计便指零，此时工作电流便准确地等于３mV或5.5mV。上述步骤称为对“标准”。 测量时，调节已知电阻Ｒp其工作电流３mA或5mA产生的电压降等于被测值ＵＸ时ＵＸ＝ＩＲ，如开关Ｋ打入右边，检流计指零。从而可由已知的Ｒ阻值大小来反映ＵＸ数值 详细原理线路图２。 四、使用说明书 1、测量未知电压Ux： 打开后盖，按极性装入1.5V1号干电５节或６节及9V6F22叠层电池2节或4节，倍率开关从“断”旋到所需倍率，此时上述电源接通，２分钟后５分钟调节“调零”旋钮，使检流计指针指示值为零。被测电压（势）按极性接入“未知”端钮，“测量－输出”开关放于“测量”位置，扳键开关扳向“标准”，调节“粗”“微”旋钮、直到检流计指零。 扳键扳向“未知”调节Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ测量盘，使检流计指零，被测电压（势）为测量盘读数与倍率乘积。 测量过程中，随着电池消耗，工作电流变化，所以连续使用时经常核对“标准”，使测量精确。２、作讯号输出：
实验八 电位差计得原理与使用 【实验目得】 1.掌握电位差计得工作原理与正确使用方法,加深对补偿法测量原理得理解与运 用。 2.训练简单测量电路得设计与测量条件得选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳 压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、 FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待 校验电表、待测干电池、待测电阻、开关与导线等。 【实验原理】 如图 5.8.1所示,电位差计得工作原理就是根据 电压补偿法,先使标准电池E n 与测量电路中得精密电阻R n 得两端电势差U st 相比较,再使被测电势差(或电压)E x 与准确可变得电势差U x 相比较,通过检流计 G 两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计得“校准”与“测量”两个步骤中理解。 校准:将K 2打向“标准”位置,检流计与校准电路联接,R n 取一预定值,其大小由标准电池E S 得电动势确定;把K 1合上,调节R P ,使检流计G 指零,即E n = IR n ,此时测量电路得工作电流已调好为 I = E n /R n 。校准工作电流得目得:使测量电路中得R x 流过一个已知得标准电流I o ,以保证R x 电阻盘上得电压示值(刻度值)与其(精密电阻R x 上得)实际电压值相一致。 测量:将K 2打向“未知”位置,检流计与被测电路联接,保持I o 不变(即R P 不变),K 1合上,调节R x ,使检流计G 指零,即有E x = U x = I o R x 。 由此可得。由于箱式电位差计面板上得测量盘就是根据R x 电阻值标出其对应得电压刻度值,因此只要读出R x 电阻盘刻度得电压读数,即为被测电动势E x 得测量值。 所以,电位差计使用时,一定要先“校准”,后“测量”,两者不能倒置。 【实验装置】 1、 UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计就是一种测量 低电势得电位差计,其测量范围为(置档)或(置档)。使用外接工作电源,标准电池与 灵敏电流计均外接,其面板图如图 5.8.2所示。调节工作电流(即校准)时分别调节 (粗调)、(中调)与(细调)三个电阻转盘,以保证迅速准确地调节工作电流。就是为了适应温度不同时标准电池电动势得变化 而设置得,当温度不同引起标准电池电动势变化时,通过调节,使工作电流保持不 变。被分成Ⅰ()、Ⅱ()与Ⅲ()三个电阻转盘,并在转盘上标出对应得电压值,电位差 计处于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读出未知电动势或未知电压。左下方得“粗”与 图5.8.1 电位差计得工作原理 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 +--++-+-标准检流计 5.7-6.4V 未知1未知2K 1R P2R P3R P1R n K 2I II III 1.01×10×1未知1未知2标准断断粗中细×1×0.1×0.001粗细短路
电位差计的工作原理 电位差计是利用补偿法测量直流电动势（或电压）的精密仪器，如图1所示，工作电源E，限流 电阻R p，滑线电阻R AB构成辅助回路，待测电源E x（或标准电池E n），检流计G和R AC 构成补偿回路 。按图中规定电源极性接入E、E x，双向开关K打向2，调节C点，使流过G 中的电流为零（称达到平 衡，若E 【UJ36a直流电位差计】产品说明 产品说明： 一、用途 UJ36a为测量精度0.1%的直流携带式电位差计，可在实验室、车间及现场测量直流电压，亦可以换算后测 量直流电阻、电流、功率及温度等。 本仪器可以校验一般电压表及有转换开关、经转换后可用电压讯号输出，对电子电位差计，毫伏计等以电 压作为测量对象的工业仪表进行校验。 仪器有内附集成放大器、电动势基准以及工作电池、不需外加附件硬可进行测量。同时避免了采用市电作为工作电源的电位差计的工业干扰，使测量工作正常进行。 二、主要技术指标 1、各主要指标： 注：校对“标准”时，工作电流相对变化0.1%时，检流计指针转大于1格。 2、仪器使用条件： 保证准确温度范围：15℃~25℃ 使用温度范围：5℃~35℃ 相对湿度：＜80% 3、外壳对线路绝缘电阻RJ＞100MΩ 4、仪器工作电流6mA，标称工作电压1.5V，可用范围1.4~1.6V，由4节1.5V1号干电串并供电。 5、仪器能耐受50赫正弦波500V电压历时1分钟的耐压试验。 6、外形尺寸：270×230×140mm 7、重量：＜4kg 三、原理 本电位差计根据补偿法原理制成。 调节R P阻值、当工作电流I在R N上产生电压降等于标准电池电势值E N时，如开关K打入左边，检流计便指零，此时工作电流便准确地等于6mA。上述步骤称为对“标准”。 测量时，调节已知电阻R P，其工作用电流6mA产生的电压降等于被测值U X时U X=IR，如开关K打入右边，检流计指零。从而可由已知的R阻值大小来反映U X数值。 四、使用说明 1、测量未知电压U X： 打开后盖，按极性装入1.5V1号干电4或5节及9V6F22垒层电池1或2节，倍率开关从“断”旋到所需倍率，此时上述电源接通，2分钟后调节“调零”旋钮，使检流计指针示值为零。被测电压（势）按极性接入“未知”端钮，“测量-输出”开关放于“测量”位置，扳键开关扳向“标准”，调节“粗”“微”旋钮，直到检流计指零。 扳键扳向“未知”调节ⅠⅡ测量盘，使检流计指零，被测电压（势）为测量盘读数与倍率乘积。 测量过程中，随着电池消耗，工作电流变化，所以连续使用时经常核对“标准”，使测量精确。 2、作讯号输出： 按上述步骤，在对好“标准”后，将“测量-输出”开关旋到“输出”位置（即检流计短路）。选择“倍率”及调节ⅠⅡ测量盘，扳键放在“未知”位置，此时“未知”端钮二端输出电压值即为倍率与测量示值的乘积。 电位差计的测量原理及使用方法 作者：本站来源：https://www.doczj.com/doc/0d17155968.html, 发布时间：2009-3-6 16:41:47 [收藏] [评论] 电位差计的测量原理及使用方法 一. 补偿法测电动势 （a）电压表测量电动势（b）补偿法测电动势 图3-3-8 测量电动势原理图 如图3-3-8（a）所示，用电压表测量电动势时，由于电压表内阻不可能无穷大，当有电流I流过时，它在被测电动势内阻r上的电压降为Ir，则电压表测出的值应为EX-Ir，而不是电动势EX。 用补偿法测量电动势如图3-3-8（b）所示，图中EP是连续可调且能准确知道电压值的电源，称为补偿电源。G为检流计，当流过G的电流为零（或G两端的电压为零）时，G指零（零偏转）。测量时，调节补偿电压EP，当G零偏时，称EP和EX达到补偿状态。此时EX=EP。这种用补偿电压和被测量电压相等（检流计指零）来测量电压（或电动势）的方法，称为补偿法。 图3-3-9 电位差计原理图 用补偿法测量电压（或电动势）的优点是，被测量和测量仪器（这里指补偿电压EP和检流计）之间 没有电流。所以用补偿法可以准确测得电动势EX。 二. 电位差计原理 以补偿法原理构成测量电压（或电动势）的仪器称为电位差计。由补偿法原理可知：电位差计应具有一个可调节大小，且电压值可准确读数的补偿电压EP和一个检流计。在电位差计中，利用精密可调电阻，通以标准化工作电流构成EP，图3-3-9是电位差计的原理图。图中E是提供工作电流的电池，调节电位器RC，可以改变工作电流的大小。标准电阻Rn和标准电池En用来检测工作电流，精密变阻器RA和RB用来调节补偿电压。G为检流计。如图3-3-9示所示，电位差计的工作回路由工作电池E，工作电流调节电位器RC，精密变阻器RA、RB和标准电阻Rn构成。先将开关K扳向标准一边，调节工作电流调节电位器RC，当工作电流I在标准电阻Rn上的电压IRn和标准电池的电动势相等时，检流计指零。或者说：当检流计指零时，标准电阻上的电压IRn和标准电池的电动势相互补偿：IRn=En，此时的电流为： 校准的工作电流In称为标准化工作电流。 工作电流校准后，将开关K扳向未知端，使检流计接入测量回路中，测量未知电动势EX。调节变阻器RA和RB，改变EP=InRP的大小，当检流计指零时，即有 仪器在生产过程中，已直接把电阻的变化转化为相应的电压，标在刻度盘上。因此，EP可直接从电位差计的刻度盘上读出。 三. 电位差计的使用方法 图3-3-10 UJ37电位差计面板图 实验室主要使用的电位差计是UJ37型，它属于便携式电位差计，其面板如图3-3-10所示。在UJ37 探究性实验报告电位差计及其应用 学号 学生姓名江浚源 第二作者学号 第二作者姓名孙泊涵 第三作者学号 第三作者姓名王金宇 2016年11月29日 摘要 电位差计的测量准确度高，且避免了测量的接入误差，但操作复杂，不容易实现测量的自动化。电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍有重要的训练价值。直流比较式电位差计仍是目前准确度较高的电压测量仪表，在数字电压表及其他精密电压测量仪表的检定中，常作为标准仪器使用。 关键字：电位差计，补偿法 目录 摘要 (2) 目录 (2) 一、实验目的 (3) 二、实验原理 (3) 1.补偿原理 (3) 2.UJ25型电位差计 (3) 三、实验仪器 (4) 四、实验内容 (4) 1.自组电位差计 (4) 2.UJ25型箱式电位差计 (5) 五、数据处理 (5) 1.自组电位差计测干电池电动势 (5) 2.箱式电位差计测固定电阻 (6) 六、实验反思与改进 (6) 1.反思与总结 (7) 2.改进与建议 (7) 参考文献 (7) 附录 (7) 原始实验数据纸 (8) 一、实验目的 1、学习补偿原理和比较测量法； 2、牢固掌握基本电学仪器的使用方法，进一步规范实验操作； 3、培养电学实验的初步设计能力； 4、熟悉仪器误差限和不确定度的估算； 二、实验原理 1.补偿原理 为了避免接入误差，可以采用如图一所示的“补偿”电路。如果cd可调，E>E x，则总可以找到一个cd位置，是E x所在回路中无电流通过，这时V cd=E x。上述原理称为补偿原理；回路Ex→G→d→c→Ex称为补偿回路；E→S→A→B→E构成的回路成为辅助回路。 为了确认补偿回路中没有电流通过（完全补偿），在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为零式法。 图一 这里可以通过比较测量法测定V cd从而确定E x。如上图所示，把E x接入R AB的抽头，当抽头滑至位置cd时，G中无电流通过，则E x=IR cd，其中I是通过R AB的电流；再把一电动势已知的标准电池E N接入R AB的抽头，当抽头滑至位置ab时，G再一次为0，则E N=IR ab，于是 ○1 这种方法是通过电阻的比较来获得待测电压与标准电池电动势的比值关系的。由于R AB是精密电阻，R cd/R zb可以精确度出，E N是标准电池，其电动势也有很高的精确度，因此只要在测量过程中保持辅助电源E的稳定并且检流计G有足够的灵敏度，E X就可以有很高的测量准确度。按照上述原理制成的电压测量仪器叫做电位差计。应该指出，式○1的成立条件是辅助回路在两次补偿中的工作电流I必须相等。事实上，为了便于读数， 实验一 电位差计的使用 电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量电势差和电源电动势的常用仪器。在测量电势差或电源电动势时，伏特表要从被测量对象中取用电流，而电位差计则是采用补偿原理，不从被测量对象中取用电流，也就不改变被测对象原来的状态，因此用电位差计测量的结果稳定可靠且精度高。 电位差计配合标准电阻也可以精确地测量电流、电阻和校正各种精密电表。电位差计所采用的补偿原理还广泛用于非电学量（如温度、压力、位移等）的测量及自动检测和自动控制系统中。 【实验目的】 1．了解电位差计的结构和原理。 2．掌握87-1型学生电位差计的使用方法。 3．学会用电位差计来校准电压表。 【实验原理】 1．补偿原理 如图4.8-1所示，把待测电源E x (其电动势用x ε表示)与一个电动势可以连续调节的电源E 0(其电动势用0ε表示)相连。若x ε＞0ε则灵敏电流计指针将向一边偏转；若x ε＜ 0ε，则灵敏电流计指针将向另一边偏转；若x ε=0ε则灵敏 电流计指针不偏转，这时电路处于补偿状态。在补偿状态下，如果可调电源电动势0ε是已知的，那么待测电源电动势x ε的大小也就被测定，这种方 法就称为补偿法,并称为0ε补偿电动势。 实际上，由于没有电动势可以连续调节的电源，在实验电路中，是用一个分压器来代替连续可调电源E 0的。 2．电位差计原理 下面以87-1型电位差计为例，讨论电位差计的原理。其内部电路如图4.8-2所示，虚线框内等效电路图如图4.8-3所示，E 、R A 、R B 、R C 、R 0、R 组成工作回路，R 1、R 2组成的分流支 图4.8-2 K 3 R b K 4 图4.8-1 补偿法原理图电位差计的测量原理及使用方法
电位差计及其应用
实验一 电位差计的使用
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