实验六、用箱式电位差计校正电表

实验六 利用电位差计测量电压一、实验目的1. 理解并掌握电位差计的工作原理；2. 掌握用箱式电位差计测量电压的方法。

二、实验器材直流稳压电源、电阻箱一个、滑线变阻器一个、万用表一个、箱式直流电位差计一只，导线等。

三、实验原理如图所示，标准电压Es=1.0186V ，调节滑动变阻器1使开关打向左边Es 时I G =0。

此时，流经电阻和滑动变阻器2的电流为：10101.86s E I mA == 当开关打向右边Ux 时，调节滑动变阻器2使I G =0，此时回路1的器件和条件都没发现变化，其电流仍然为10mA ，此时滑动变阻器2的左端电压就等于Ux 的电压。

四 、实验步骤（1）电压的测量1、打开直流是位差计电源开关，将倍率开关K1由“断”放所需档位5上，将功能开关K3旋到“测量”，旋动调零电位器，使检流计初步指零；令电位差计预热5分钟；2、将检流计精细调0；将扳键推向“标准”，旋动工作电流调节旋钮“粗”，“微”，使检流计指0；3、按图2所示，接好电路图；4、用万用表测量100欧姆电阻两端电压；5、按万用表测量数据初步调节读盘数据，被测电阻两端电压按正确极性接在“未知”接线柱上，将扳键开关K2扳向“未知”；调节大小读数使检流计指零，则被测量值等于倍率与3个读盘之和的乘积。

图1 电位差计实验原理图2 电位差计测量电压（2）电位差计的灵敏度电位差计的灵敏度定义为：电位差计平衡后，单位被测电压的变化所引起的检流计指针偏转的变化。

若改变平衡时的补偿电压U的改变量为△U，引起检流计指针的偏转为△n，则灵敏度S为：S=△n/△U =五、实验报告万用表测量电压值为电位差计测量值为电位差计的灵敏度S=。

用箱式电势差计校正电表
一．实验目的：
1．了解箱式电势差计的结构和原理。

2．比较熟练的正确掌握箱式电势差计的使用。

3．运用箱式电势差计校正电压表（或电流表）。

二．实验仪器：
箱式电势差计标准电池直流电源检流计电阻箱
滑线变阻器待校正电表开关和导线
三．实验内容及步骤：
1．观察电势差计面板，了解各按钮的作用。

2．校正工作电流
查出室温下标准电池的电动势，扭转R
s
使之符合此值。

由粗到细调节限流电阻R
P 使电势差计平衡，即校准了工作电流I
, 以后
不要再动R
P
，实验中若有变化需重新校准。

3．校正电压表
对实验室指定的电压表进行校正，要在电压表的全量程中，从小到大选10-15点进行，即用电压表和电势差计同时逐点测量。

设对同一电压，电压表读数为U，电势差计读数为U
P ,找出
P
U
U 的
最大值，用以确定电压表的等级。

以U为横坐标，U-U
P
为纵坐标作误差曲线，注意用折线联结相邻之点，因为各点的误差有独立性。

4．校正毫安计
具体要求和3同。

/
5．测量电势差计灵敏度。

四．请老师检查数据并签字
五．请实验技术人员检查仪器并签字
六．整理仪器
1.关掉电源；
2.拆线(理顺、清点)；
3.复原。

电位差计校准电表实验报告记录(完整版)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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 ERa bcdEo ExIo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。

实验六电位差计的应用【实验目的】1. 掌握电位差计的工作原理和结构特点；2. 学习使用电位差计测电池电动势和电压的方法。

【实验仪器】UJ-25型电位差计、检流计、标准电池、电阻箱、标准电阻、电池、单刀开关等。

【实验原理】电位差计是用来测量电位差的仪器，其精度高，在生产科研和计量等部门得到了广泛应用。

电位差计不仅用于测量直流电动势(电压)，而且还常用于测电流、电阻和功率，并还可通过转换器件用来测量非电量，如温度、压力、位移等。

一、电位差计的电路原理如果要测未知电动势Ex，原则上可按图3-42安排电路，其中E0是可调电压的电源。

调节E0使检流计指零，这就表示在这个回路中两电源(E0, Ex)的电动势必然是方向相反、大小相等，故数值上有：Ex=E0这时，我们称电路达到补偿。

在补偿条件下，若E0的数值已知，则Ex即可求出。

据此原理制成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。

可见，电位差计需要有一个E0，而且它要满足两个要求：(1) 它的大小应便于调节，以使E0能够和Ex补偿；(2) 它的电压应该很稳定，并能读出准确的电压值。

图3-42图3-43在实际的电位差计中，E0是通过下述方法(如图3-43)得到的：电源E、限流电阻R′和精密电阻Rab串联成一闭合回路，当有一恒定的标准电流I0流过电阻Rab 时，改变Rab上两滑动头C，D的位置，就能改变C，D间的电位差VCD 的大小，VCD正比于电阻Rab中C，D之间的那部分电阻值，由于测量时应保证I0恒定不变，所以在实际的电位差计中都根据I0的大小把电阻的数值转换成电压刻度标在仪器上，VCD相当于上面所需要的“E0”。

测量时把滑动头C，D两端的电压VCD引出与未知电动势Ex进行比较。

ExCDGEx(或EsC′D′GEs)称为补偿回路。

要注意的是在电路中E和Ex(或Es)必须接成同极性相对抗，即Ex的负极要接在ab线上电位较低的一点，而Ex的正极经检流计后，接在电位较高的一点。

用箱式电位差计较正电表直流电位差计（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。

可以用来测量直流电动势和电压，配合标准电阻也可以测量电流和电阻，也常用于测量非电学量（如温度、压力、位移等）的电测法中。

它是电磁测量中的常用仪器之一，在科学生产实验中得到了广泛的应用。

本实验利用箱式电位差计测量电压原理校正电表，并进一步学习、掌握电位差计的工作原理及使用方法。

【实验目的】1.了解箱式电位差计的结构原理。

2.熟练掌握使用箱式电位差计的正确使用方法。

3.运用箱式电位差计校正电压表或电流表。

【实验仪器】31-UJ 箱式电位差计、标准电池、直流电源、检流计、滑线变阻器、电阻箱、标准电阻、待校正电表、开关和导线等【实验原理】箱式电位差计是用来精确测量电池电动势或电势差的专门仪器。

它采用电势比较方法依据补偿原理进行测量，因实验使用的标准电池的电动势非常稳定，用作电压指示的灵敏电流计灵敏度甚高，加之箱式电位差计的电压比较电路精确度较高，因此，能够精确地测量待测电势差和电压。

如图31-1所示，由工作电源E 、电阻AB R 、限流电阻P R 、构成测量电路，电路中流有稳定的直流电流0I ；电源E '（S E 或X E ）和检流计组成补偿电路，调节C 电使检流计中的电流为零，AC 间电压设为AC U ，则：AC U E ='而AC AC R I U 0=（AC R 为A 、C 间电阻），当开关2K 连接标准电池S E 时有AC S R I E 0= （31-1）如将开关2K 连接X E ，保持测量电路中电流仍为0I ，调节滑动电阻器C 端至某一C '位置，使检流计中电流也为零，则有C A X R I E '=0与式（31-1）相比得S ACC A X E R R E '=（31-2） 即通过电阻间接比较X E 与S E ，从而求出X E 。

1.箱型电位差计的工作电流与电压值标度用箱式电位差计测量电压时，并不需要用式（31-1）或（31-2）去 计算，它是将测量范围内的电压值标在面板上，通过补偿测量，可以从面板上直接读出被测电压值。

实验四 用电位差计校正电表【实验目的】1．了解箱式电势差计的工作原理。

2．比较熟练地正确掌握箱式电势差计的使用。

3．运用箱式电势差计校正电表。

【实验仪器】箱式电势差计、标准电池、直流电源、检流计、滑线变阻器、待校电表、开关和导线。

【实验原理】磁电式电表在电学测量中得到广泛应用，使用和携带都很方便，但电表在经常使用或长期保存后，它的各个元件参数及性能都会发生变化。

如电阻老化、磁性减弱、转动部件的磨损等。

这样，电表的准确度等级就可能降低。

因此电表是需要定期进行检定或校准。

如果栓定结果说明它的误差已经超过原来预定的数值，则该电表只能降低级别，或用校准所得的校准曲线加以修正。

电表校准的基本方法就是用一个标准表来校准被校表，也就是在同一电路和条件下比较标准表和被校表的指示值的差异。

在校准中要求标准表的准确度等级应该比被校表至少高二个级别。

如被校表为2.5级或1.5级表，标准表可以用0.5级表。

但如果要校准的是一个0.5级电表，那么标准表就应该是0.1级以上， 0.05级的电势差计（如UJ —I 型、UJ —31型等），几乎所有的实验室都可能具备。

因此我们可以采用电势差计来校准电表。

1、电势差计校准电压表电势差计能精确地测量电势差，因此就可以用它来校准电压表。

但是电压表本身并不能产生电势差，必须通过一个辅助电源及一套调节装置，才能使电压表有示值并发生变化。

在电压表不同示值情况下，用电势差计进行精确测量，比较二者结果，进行校准。

校准电压电路如图26-1所示。

图中V 为被校电压表，E 为电压表供电的辅助电源。

被校电压表两端接至电势差计的待测端，用电势差计直接测出电压表两端的准确电压。

设被校电压表示值为U ，实际电压降为U 0，电势差计读数为U S ，则U 0 = U S 。

这样电压表的指示值U 与实际值U 0之间的绝对误差为∆U = U - U 0 （26-1）用电势差计对被校电压表在不同示值下进行校准，可得一组∆U 。

用箱式电势差计校准电表实验方案2009-10-10 22:21:25| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅实验目的：1、了解箱式电势差计的结构和原理2、掌握电势差计的使用3、利用电势差计校准电压表、电流表4、测量电势差计的灵敏度实验器材：箱式电势差计、标准电阻、滑线变阻器、待校准电流表、待校准电压表、直流电源、电阻箱、导线等。

实验原理：箱式电势差计是用来精确测量电池电动势或电势差的专门仪器，如图8-1所示，由工作电源E、电阻R AB、限流电阻R P构成一测量电路，其中有稳定而准确的电流I0；电源E X和检测电流计G组成的一种补偿电路，调切P点使G中电流为零，AP间电压为V AP，则E X=V AP而VAP=R AP·I0(R AP为A、P间电阻)，所以E X= R AP·I0（1）即当测量电路的电阻与电流已知时，可得E X之值，如将E X改用标准电池E S，可得E S= R S·I0，或，代入式（8-1）得(2)通过滑线变阻器P点的调节，进行二次电压比较，取平衡时的R AP和R S值，根据（2）式可求得待测电压E X的电动势。

1、箱式电势差计的工作电流与电压值标度如图8-2，将图8-1中的电阻R AB改为相同电阻R的串联电路。

设计仪器时先规定仪器的工作电流I0，其次按确定R的精确值，这样制作的电势差计其a、b、c…各点和A点电势差精确为0.1V、0.2V、0.3V…(即准确可变的电势差)，因此可将这些电压值标在a、b、c…各点处。

箱式电势差计面板上的电压值标度就是按照此原理进行的。

使用此标度的电势差计去测量，可如图8-3，移动P点当检流计G中电流为零时，则P点处的示值将等于电动势EX之值。

2、标准电池与工作电流的校准图8-4的电路是在图8-2的电路中加入用标准电池E S监控电流的校准电阻R S。

例如20℃时所用饱和式标准电池的电动势为1.01859V，则在设计时使用R S在EK间阻值，并在K点处标以1.01859V，以后每在20℃使用此仪器时，先将K移至1.01859V处，调节限流电阻R P，当检流计读数为零时，测量电路中的电流即等于设计的工作电流I0。

152 实验5-20 直流电位差计的使用电位差计是利用电压补偿原理精确测量直流电压和电动势的仪器。

如果配用标准电阻，还可以精确测量电流和电阻，它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测量中，是电磁测量中常用仪器之一。

本实验用电位差计测量电表内阻和校准电表。

【实验目的】1．了解电位差计的工作原理和结构特点，掌握其使用方法。

2．用电位差计测电流表的内阻。

3．用电位差计校准电流表。

【实验器材】UJ36型携带式直流电位差计、毫安表、微安表、工作电源、滑线变阻器、标准电阻２个（10Ω，100Ω）、双刀双掷开关等。

【实验原理】一、电位差计的工作原理如果要测未知电动势x E ，原则上可按图5-20-1安排电路。

其中0E 是可调电压的电源。

调节0E 使检流计指零，则表示在这个回路中电动势x E 和0E 必然大小相等，即0E E x = （5-20-1）这时，我们称电路达到补偿。

在补偿条件下，如果0E 的数值已知，则x E 即可求出。

根据此原理制成的测量电动势或电位差的仪器称为电位差计。

我们可以用分压电路来获得可调的电压，如图5-20-2所示，其中电源E 、限流电阻P R ，分压电阻R 和标准电阻N R 联成一个回路，称为辅助回路。

分压电阻的滑动端c 和固定端b 与待测电源x E 、电流计连成另一回路，称为补偿回路。

调节滑动端c ，当电流计中无电流通过时，设辅助回路中的电流强度为0I ，cb 段的电阻值为x R ，则cb 段的电压0cb x U I R =与x E 相等，即x x R I E 0= （5-20-2）在实际的电位差计中，0I 是一个规定值，为了使辅助回路中的电流正好等于该规定值，采用了标准电池，其电动势N E 是已知的（由实验室给出），电路如图5-20-3所示。

使用电位差计测量电动势（或电位差），要分两步进行：1．校准：为了使R 中流过的电流是标准电流0I ，将图5-20-3中2S 倒向N E 端。

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sR ERabcdEsExK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mI 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。

用箱式电势差计校正电表实验报告实验名称：用箱式电势差计校正电表实验日期 ____________温度___________压力___________ 同组者 ___________一、实验预习部分(实验前完成，并检查，教师签名) 1，实验目的：1、了解电流表、电压表面板上各符号代表的意义；2、了解箱式电势差计的结构和原理；3、比较熟悉正确地掌握箱式电势差计的使用；4、运用箱式电势差计校正电压表、电流表。

2，实验原理：箱式电势差计是用来精确测量电池电动势或电势差的专门仪器，如图8-1所示，由工作电源E 、电阻R AB 、限流电阻R P 构成一测量电路，其中有稳定而准确的电流I 0；电源E X 和检测电流计G 组成的一种补偿电路，调节P 点使G 中电流为零，AP 间电压为V AP ，则E X =V AP而V AP =R AP · I 0 (R AP 为A 、P 间电阻)，所以E X = R AP ·I 0 （8-1）即当测量电路的电阻与电流已知时，可得E X 之值，如将E X 改用标准电池E S ，可得E S = R S · I 0，或0/S S I E R =，代入式（8-1）得/X AP S S E R R E = （8-2）通过滑线变阻器P 点的调节，进行二次电压比较，取平衡时的R AP 和R S 值，根据（8-2）式可求得待测电压E X 的电动势。

1、箱式电势差计的工作电流与电压值标度如图8-2，将图8-1中的电阻R AB 改为相同电阻R 的串联电路。

设计仪器时先规定仪器的工作电流I 0，其次按10000.0I V R =确定R 的精确值，这样制作的电势差计其a 、b 、c…各点和A 点电势差精确为0.1V 、0.2V 、0.3V…(即准确可变的电势差)，因此可将这些电压值标在a 、b 、c…各点处。

箱式电势差计面板上的电压值标度就是按照此原理进行的。

使用此标度的电势差计去测量，可如图8-3，移动P 点当检流计G 中电流为零时，则P 点处的示值将等于电动势E X 之值。

用箱式电势差计校正电表实验课堂指导1、 实验原理概要1.1 箱式电势差计的工作原理功能: 用来精确测量电池电动势或电势差. P89测量原理: 依据补偿原理采用电势比较的方法进行测量 . P89如图1可简单说明工作原理，精确测量Ex 则要求比较电动势E 精确、可调；检流计灵敏度高（P89）.电势差计工作原理图为教材p89图8-1。

其中测量电路的作用图1 中的E 。

若要求比较的电动势精确、可调，则：首先，开关K 打到E S ，调节RP , 通过比较E S 和V AP ，使检流计中电流I G =0 可从AB 上得到标准电流I 0 ：0S SE I R =。

这一步操作称为校准工作电流. 然后，开关K 打到E x ，调节R AP ，通过比较E x 和V AP ，再使检流计中电流I G =0 , 则得到精确、可调的V AP 。

AP AP R I V 0=而 : AP X V E = 由这一关系得到待测电动势值E X1.2 校正电表的工作原理和接线图图2为校正电压表电路图3为校正电流表电路其中: 控制电路为分压电路和制流电路相结合2、实验内容2. 1. 观察并认识电势差计各旋钮的作用校正电势差计的工作电流计算电势差计各挡的量限2 .2 校正电压表 (0 ~ 100 mV )按图2正确接线。

（E ≈1v 。

）注意 1 : 箱式电势差计, 标准电阻, 直流电表的正负极连接正确.； 注意 2 : 校表量限是否大于电势差计量限。

记录数据，参见表1。

2.3 校正电流表 (0 ~ 10 mA )按图3正确接线。

注意标准电阻的连线方法。

2.4 测电势差计灵敏度ES P δα= 电势差计引入的误差 ： P S E α∆=∆ 3、数据处理（1）作U —U-Up 误差曲线（２）作I--Ip 误差曲线（３）估计电表等级4、讨论题：见教学提纲表1 校正电压表 。

设同一电压下，被校表电压为 U . 电势差计读数为P U:表2 校正电流表 。