电位差计校准电压表课件

电位差计校准电表实验目标1．掌握电位差计的工作原理及使用方法；2．掌握使用电位差计校准电表的方法；3．掌握基本电路的设计方法。

教学方法采用研究式, 答辩式教学方法实验仪器UJ31电位差计，毫伏表，滑线变阻器，电阻箱两个，直流稳压电源，标准电池和标准电阻，复点式检流计等。

重点及难点重点: 电位差计校准电表原理难点: 自己设计电路实验设计及操作提示1． 校准电表的目的电表经长期使用和保存，各元件参数就会发生变化（如电阻老化，磁性减弱，金属部分锈蚀等），转动部分（主要是轴尖和轴承）会发生磨损。

如果保存条件不善（如受潮），使用不当（如过负荷，运输受震等）都会损坏电表特性。

其准确度将降低，特别是在刻度读数产生相当大的偏差的情况下，实际上就不合使用要求，因此，对电表必须进行定期检查，对误差大者要及时检修，对误差小者可以校准后使用。

在实验室通常用箱式电位差计来加以校准，而作出校准曲线，以消除误差。

2． 电位差计校准电表原理为了校准电流表，可采用图1所示电路。

R s 是标准电阻，P 是电位差计，若A 表的示值为I ， P 的示值为V s ，则通过A 表电流的客观真值为ss s R V I =，这时A 表在I 值下的误差为 ss R V I I -=∆ （1） 为了校准电压表，可采用图2所示电路。

用图1校准电流表的操作程序是：调节R 阻值使I 由零逐步增大到表满偏，中间取10~15个数据点（取整数），在每个I 值测出对应的V s ，用（1）式计算出I ∆。

以I 为横坐标，以I ∆为纵坐标，作校准曲线。

注意这个校准曲线为折线，在这个曲线上找出误差的最大值max I ∆，则A 表的准确度等级为- 2 - 100maxmax ⨯∆=I I a （2） 曲线上任一点的纵坐标s I I I -=∆是该示值下的误差,而客观真值是C I I I I s +=∆-=I C ∆-= （3）修正值C 就是误差的负值。

以I 为横坐标, C 为纵坐标, 作出A 表的修正曲线。

实验 电位差计的使用(三)[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 [实验原理]电位差计是电子测量中直接用来精密测量电动势或电位差的仪器。

也可用来间接测量电流、电阻和校准各种精密电表，有着广泛的用途。

电位差计是根据补偿原理将被测电动势与准确已知的标准电动势相比较而工作的。

1、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，测出来的将不是电动势，而是端电压，因为这时电路中有电流通过，根据全电路欧姆定律有：即rI E V rI V E x x ⋅-=⋅+=图1 补偿法原理图式中r 为电源内阻，V 是伏特计的指示值，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E x 是被测电动势，E s 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E s 的大小，使回路中检流计指针指示为零（即回路电流为零），则E x 与E s 的电动势大小相等，则有E x =E s 。

此时称电路达到平衡。

知道了平衡状态下E s 的大小，就可以确定被测电动势E x 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。

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E s 为标准电池，E x 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 、R 1及R n 串联组成的电路称为辅助电路（R －R s －R n －E ）。

调节R n 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E s 的电动势调节工作电流，将开关K 置于“1”位置，则E s ，G ，R s 形成补偿电路（E s －K －G －R s －E s ），调节R n 使辅助电路的工作电流I 为某值时，使R s 两端的电压与标准电池的电动势E s 相补偿，检流计G 中无电池通过，此时有E s =IR s ，即辅助回路（E －R －R s －R n －E ）中的电流I 达标准化，ssR E I =（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E x ，检流计G 与R 上的R x 段构成待测补偿电路（E x－R x －G －K －E x ），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x ssx x R R E IR E == （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E s 、R s 均为准确已知值，则被测电动势E x 的大小，在电流标准化的基础上，在电阻为R x 的位置上可以直接标出与IR x 对应的电动势（电压）值。

用电位差计校准电压表*** *** ********摘 要：电压表经过长期使用，准确度降低，实验室一般用电位差计加以校准，作出校准曲线，消除误差，达到校准的目的。

关 键 字：电位差计 电压表 校准引 言：由于电位差计准确度等级，而通常所用的电压表只有0.5级甚至5级，从精度上来说完全可以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要用小量程的电位差计校准大量程的电压表必须设计一个合理的电路通过分压的方式实现。

实验原理：电压表和电位差计都是测量电位差的仪器,只要将美两者并联去测量同一个电压即可进行校准.只是一般电位计的量程较小,不能与量程较大的电压表同时去测一较大电压,为此我们只要用一分压箱（可以利用两个电阻箱来设计）分压,用电位差计测得分压箱上一定比例的电压,再乘上所使用的分压箱的倍率,即可得到电压表两端的实际电压。

同样,调节滑线变阻器,读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值,即可作出电压表的校准曲线.如果电压表量程小于电位差计量程,则可直接校准.➢ 电位差计原理简述①电位差计按电压补尝原理构成。

将被测电动势与一已知电动势的电源正端相对，负端相对连成回路电路中检流计指示为零，这时待测电动势与已知电动势补尝。

电位差计测电动势应有两点要求：可调和精确。

②电位差计每次使用前还应校准 如图，将天关倒向x E 保持R 不变，只 要x E ≤ab R I 0求，调节c,d 使检流计无偏 转，这时c,d 间的电阻为x R ，电压为x E =x R I 0.校准电位差计➢ 用电位差计校准电压表电压表和电位差计都是测量电位的仪器，只要两者并联去测量同一个电压即可进行校准。

只是一般的电位计的量程较小，不能与量程较大的电压表同时去测一较大的电压，为此我们可以将一分压箱与电压表并联，只要用电位差计测得分压箱上一定比例的电压，再乘上所使用的分压箱的倍率，即可得到电压表两端的实际电压，同样，调节滑线变阻器，读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值，即可作出电压表的校准曲线。

实验十五电位差计的使用及校表Experiment 15 Operating potentiometer and calibrating ammeters 直流电位差计（简称电位差计）是一种根据补偿原理制成的高精度和高灵敏度比较式电磁测量仪器。

它用一个已知的电动势与被测电压相对接，如果两个电压实现平衡则连接两电压的导线中将无电流流动，即实现了电压补偿，所以电位差计也称为补偿器。

由于采用了补偿法，测量时几乎不损耗被测对象的能量，测量结果稳定可靠，精度特别高。

直流电位差计最适合于测量高内阻的直流电压，如极化电势。

按其测量回路的电阻分：1kΩ以上的称高阻电位差计；1kΩ以下的称低阻电位差计。

电位差计主要用来测量直流电动势和电压，但配合标准电阻也可测量电流和电阻。

它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测法中，它是电磁测量中常用仪器之一，在生产实践中得到了极其广泛的应用。

当然，近年来由于数字电压表的快速发展，其测量准确度已接近电位差计的水平。

实验目的Experimental purpose1．掌握电位差计的工作原理、结构、特点、和操作方法。

2．学会用电位差计校准电表。

实验原理Experimental principle1．电位差计的工作原理Principle of potentiometer本实验采用的UJ36a型直流电位差计，其工作原理如图1所示。

E为工作电源，Rp为工作电流调节电阻，被测量电动势的补偿电阻R和标准电池电动势补偿电阻R N组成的回路叫工作回路。

R N和标准电池E N以及转换开关K（标准）和晶体管放大检流计G组成校准回路。

R Q和被测电动势E x（或电压）以及转换开关K（未知）和G组成测量回路。

UJ36a型电位差计是利用补偿法原理，使被测电动势（或电压）与恒定的标准电动势相互比较，是一种高精度测量电动势的方法。

图1电位差计的工作原理图测量电压或电动势的步骤：1) 将K 扳向标准位置，调节Rp ，使流计指零，这时标准电池的电动势由电阻R N 上的电压降补偿。

实验十五电位差计的使用及校表Experiment 15 Operating potentiometer and calibrating ammeters 直流电位差计（简称电位差计）是一种根据补偿原理制成的高精度和高灵敏度比较式电磁测量仪器。

它用一个已知的电动势与被测电压相对接，如果两个电压实现平衡则连接两电压的导线中将无电流流动，即实现了电压补偿，所以电位差计也称为补偿器。

由于采用了补偿法，测量时几乎不损耗被测对象的能量，测量结果稳定可靠，精度特别高。

直流电位差计最适合于测量高内阻的直流电压，如极化电势。

按其测量回路的电阻分：1kΩ以上的称高阻电位差计；1kΩ以下的称低阻电位差计。

电位差计主要用来测量直流电动势和电压，但配合标准电阻也可测量电流和电阻。

它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测法中，它是电磁测量中常用仪器之一，在生产实践中得到了极其广泛的应用。

当然，近年来由于数字电压表的快速发展，其测量准确度已接近电位差计的水平。

实验目的Experimental purpose1．掌握电位差计的工作原理、结构、特点、和操作方法。

2．学会用电位差计校准电表。

实验原理Experimental principle1．电位差计的工作原理Principle of potentiometer本实验采用的UJ36a型直流电位差计，其工作原理如图1所示。

E为工作电源，Rp为工作电流调节电阻，被测量电动势的补偿电阻R和标准电池电动势补偿电阻R N组成的回路叫工作回路。

R N和标准电池E N以及转换开关K（标准）和晶体管放大检流计G组成校准回路。

R Q和被测电动势E x（或电压）以及转换开关K（未知）和G组成测量回路。

UJ36a型电位差计是利用补偿法原理，使被测电动势（或电压）与恒定的标准电动势相互比较，是一种高精度测量电动势的方法。

图1电位差计的工作原理图测量电压或电动势的步骤：1) 将K 扳向标准位置，调节Rp ，使流计指零，这时标准电池的电动势由电阻R N 上的电压降补偿。

电位差计的使用与电动势的测量及自组电表与用电位差计校表设计性实验目录1、实验目的2、电势补偿的原理3、电势差计的设计原理及调整4、表头内阻的测量5、表头的改装设计6、自组表的校准7、误差分析一、实验目的1.了解直流电势差计的工作原理，学会它的调整及使用2.掌握直流电表的工作原理，并学会自己设计电压表或电流表3.学会一种测量表头内阻的方法4.了解直流电位差计的测量误差与不确定度5.学习电表的校准与定标, 及自组校表不确定度的分析返回二、电势补偿原理IG x E +_0E xE I 'IG+_+_返回普通测量补偿测量VxE NE 1K +-12KnR NR 0R BRxR G+-+-三、电位差计的设计原理及调整1.电势差计的设计原理+++---2.3~9.22.2~9.1-AB伏018.1伏110-伏210-伏310-伏410-伏510-伏610-电计标准1未知2未知粗粗细细微中短路1X 2X 断断N屏1K 2.电位差计的面版图及连线3.电位差计的调整与使用步骤1.线路连接及温度补偿2.检流计工作零点的调节3.电位差计工作电流的调节将K1置N, 按下“粗”键, 改变“粗”“中”旋钮,使检流计光标指零, 再按下“细”键,调节“中”“细”“微”旋钮使检流计光标指零4.未知电动势的测量将K1置X1(X2), 估计待测电动势的大小, 将测量旋钮置于接近的数值.按下“粗”键, 调整测量旋钮,使检流计光标指零.再按下“细”键, 重复刚才的过程,直到检流计光标指零, 从盘面的读出未知电动势四、表头内阻的确定为什么不能用万用表直接测量表头内阻表头内阻的测量电路万用表欧姆档的电流往往超过表头允许通过的电流, 会造成表头损坏1R RKEAmVR=0,调节R 1使表头满偏且mV=a 调节R,使表头刚好半偏, 且仍有mV=a 不变, 则有: R=Rg本实验要求：用实验室提供的仪器设计返回R五、自组电表的设计RgR AμI微安表头改装电压表微安表头改装电流表ggR V VR )1(-=gg R I I R 1/1-=AμgR 返回六、电表的校准和定标1R 2R 计U 校U 电表校准原理图校计U R R R U 212+=电压表校准时各物理量之间的关系式电表等级的确定–定标%100⨯=量程最大绝对误差等级正确的靠级原则: 仪表的等级必须涵括仪表的所有误差如果校准的是电流表，需要使用串联线路，同时增加一个标准电阻．此时普通电阻的作用是限制电路中的电流，而标准电阻两端的电压是Ｕ计，而流过标准电阻的电流则是用来与被校表作比较的．返回七、误差分析1、电势差计的测量不确定度2、电表校准的不确定度3、自组表的不确定度分析1、电势差计的测量不确定度电势差计的测量不确定都是由厂家给出的，可以由下式进行计算：VU u x )10110(3164--⨯+⨯=对于近年新出的仪器计算公式为)10(100lim x nU U a +±=∆3lim ∆=u 其中U n 是有效量程的基准值，规定为该量程中最大的10的整数幂.a 为直流电势差计准确度级别，U x 是标盘示值，即测量值。

大学物理实验报告专业班级：_______________姓名：___________________学号：___________________机电学院【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•能用电位差计测定电阻率。

3. 学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。

4. 掌握使用电位差计校准电表的方法。

5. 掌握电位差计的工作原理及使用方法。

【试验仪器】UJ-31型直流低电势电位差计、A219型直流检流计、BC9 a型饱和标准电池、游标卡尺、螺旋测微器、干电池盒(带干电池)、导线、带测电阻丝、电阻实验板等。

毫伏表，滑线变阻器，电阻箱，直流稳压电源等。

【实验原理】1•补偿法测电动势用电压表测量电源电动势EX，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r，在电源内部不可避免地存在电位降I r，因而电压表的指示值只是电源端电压(U =EX -I r )的大小，它小于电动势。

显然，只有当1=0时，电源的端电压U才等于电动势EX。

在图1所示的电路中，EX是待测电源。

0E是电动势可调的电源，EX与0E 通过检流计并联在一起。

调节0E的大小，当检流计不偏转，即电路中没有电流时，两个电源的电动势大小相等，互为补偿，即EX =0E，电路达到平衡。

若已知平衡状态下0E的大小，就可以确定EX，这种测定电源电动势的方法，叫做补偿法。

2. 电位差计原理电位差计就是应用补偿法的原理将待测电动势与标准电势进行比较而进行测量的。

其原理如图2.7.2所示，它由两个回路组成，上部ERBAE 为工作回路，下部为补偿回路。

当有一恒定的工作电流I流过电阻R时，改变滑动头C、D的位置，就能改变C、D间的电位差VCD的大小，测量时把滑动头C、D两端的电压VCD引出与未知电动势进行比较。

为了使R中流过的电流是工作电流I，先将开关K接通DGENCD回路，根据标准电势EN的大小，选定C、D间的电阻为RN ，使：E N=I X R”⑴调节R改变工作回路中的电流，当检流计指零时，RN上的电位降恰与标准电势EN相等。

实验十用直流电位差计校准电表实验目的：1、了解补偿法测电势差的原理及优点。

2、掌握电位差计的结构，工作原理和使用方法。

3、用直流电位差计校准直流毫安表,绘制校准曲线。

实验器材：UJ36a型直流电位差计、标准电阻、可变电阻、毫安表、电池、导线等。

实验原理：一、直流电位差计各种系列的指针式直流仪表（主要是磁电式、电磁式和电动式仪表），虽然工作可靠，使用方便，造价低廉，可以满足许多实际工作的需要，但由于结构上、工艺上的许多原因，目前所能达到的测量准确度在使用到满量限时，最优者只为+0.1%。

更重要的是仪表工作时，要从被测电路中吸收小部分功率，从而不可避免地要破坏被测电路的原始工作状态，造成所谓的“方法误差”。

而直流电位差计则是一种根据补偿测量法制成的高精度和高灵敏度的电测仪器，它主要是用来测量直流电动势和电压，配合标准电阻可测量直流电流和电阻。

它采用补偿测量法，可以克服以上的困难，使测量准确度获得很大提高。

补偿测量电压的原理，参看图一，如果按该图一所示的结构，组装一套实验设备。

并不断调节“可准确读数的可调标准电压箱”的电压En 。

使它的大小与被测电压UX相等，而极性相反，检流计指针为零时，则UX= En，如果检流计具有足够的灵敏度，可使UX 的测量结果的准确度与En本身的准确度十分接近。

测量时由于电路电流i=0，即不从UX 中引出任何能量，不会改变Ux的值，所以避免了“方法误差”。

因此，为了用补偿法对电动势（或电压）进行高精度的测量，必须解决以下两个问题：（1）要有灵敏度足够的检流计；（2）要有可以调节的标准电势En （因UX的范围很广）。

直流电位差计就是根据补偿原理和上述要求制成的。

图二画出了直流电位差计的原理线路图，它可以分为三个基本回路：（1）工作电流（Ip)调节回路。

由工作电源E、调节电阻Rp、标准电阻Rn及补偿电阻Rk组成；（2）校准工作电流回路由标准电池En、标准电阻Rn及检流计G组成；（3）测量电压（Ux回路（亦称补偿回路））。