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电位差计的原理和使用

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-精品- 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En与测量电路中的精密电阻Rn的两端电势差Ust相比较，再使被测电势差（或电压）Ex与准确可变的电势差Ux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，Rn 取一预定值，其大小由标准电池ES 的电动势确定；把K1合上，调节RP ，使检流计G指零，即En= IRn，此时测量电路的工作电流已调好为 I = En/Rn 。校准工作电流的目的：使测量电路中的Rx 流过一个已知的标准电流Io，以保证Rx电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻Rx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Io不变（即RP不变），K1合上，调节Rx，使检流计G指零，即有Ex = Ux = Io Rx。

由此可得xnnxRREE。由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据Rx 电阻值标出其对应的电压刻度值，因此只要读出Rx电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势Ex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

GI

xEnE

短路

细粗

xRnR

1PR2PR3PRE1K

2K

图5.8.1 电位差计的工作原理

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2

K1RP2RP3RP1R

n

K2

IIIIII

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 -精品-

mV.V1171(1K置1档)或mVV17110（1K置10档）。使用VV4.6~7.5外接工

作电源，标准电池和灵敏电流计均外接，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1pR（粗调）、2pR（中调）和3pR

（细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地

调节工作电流。nR

是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温度不同引

起标准电池电动势变化时，通过调节nR，使工作电流保持不变。xR

被分成Ⅰ（1）、Ⅱ

（1.0）和Ⅲ（001.0）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应xR

的电压值，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。左下方的“粗”和“细”两个按钮，其作用是：按下“粗”铵钮，保护电阻和灵敏电流计串联，此时电流计的灵敏度

降低；按下“细”按钮，保护电阻被短路，此时电流计的灵敏度提高。2K

为标准电池和未

知电动势的转换开关。标准电池、灵敏电流计、工作电源和未知电动势xE

由相应的接线柱

外接。 UJ31型电位差计的使用方法：

（1）将2K置到“断”，1K

置于“1”档或“10”档（视被测量值而定），分别接

上标准电池、灵敏电流计、工作电源。被测电动势（或电压）接于“未知1”（或“未知2”）。 (2)根据温度修正公式计算标准电池的电动势)(tEn的值，调节nR

的示值与其相等。将

2K置“标准”档，按下 “粗”按钮，调节1pR、2pR和3pR，使灵敏电流计指针指零，再

按下 “细”按钮，用2pR和3pR

精确调节至灵敏电流计指针指零。此操作过程称为“校准”。

(3) 将2K

置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘Ⅰ、Ⅱ使

灵敏电流计指零，再按下 “细”按钮，精确调节读数转盘Ⅲ使灵敏电流计指零。读数转盘Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的示值乘以相应的倍率后相加，再乘以1K

所用的倍率，即为被测电动势（或电

压）xE

。此操作过程称作“测量”。

本实验室使用的UJ31电位差计的准确度等级为0.05级，在周围温度与20℃相差不在的条件下，其基本误差限xU

为

)U.U%.(xUX50050 (5.8.1)

式中的U为电位差计的最小分度值，即当倍率取“10”时U为V10，当倍率取“1”时U为V1 -精品-

２．标准电池 标准电池的使用参阅§3.6。 ３.FJ31型直流分压箱 分压箱是用来扩大电位差计量程的，它实际上是由若干个准确度很高的电阻串联组成的分压器。分压箱上分别标明了每一档的倍率，使用时，选择合适的分压比n,将分压箱的“输入端”与待测的电动势（或电压）相接，“输出端”与电位差计的“未知”端相接，则所测电动势（或电压）等于电位差计上的读数乘以分压箱上的倍率数n，即

电位差读数值nVx。

４.灵敏电流计 灵敏电流计的使用参阅§3.5。

【实验内容】 １．用电位差计校准量程为V3（或75mV）的电压表（参考电路如图5.8.3，图5.8.4） （1）设计较准电压表的控制电路，要求控制电路的电压调节范围在V3~0(或0~75mV)间连续可调。 （2）根据电位差计和待校电压表的量程，选取适当的分压比。

（3）作xxUU

校准曲线，对待校电压表的精度作出评价。

（4）估算电表校验装置的误差，并判断它是否小于电表基本误差限的1/3，进而得出校验装置是否合理的初步结论。

２．用电位差计校准量程为mA15（或30mA）的毫安表（参考电路如图5.8.5） （１）设计较准毫安表的控制电路．要求控制电路的电流调节范围在mA00.15~00.0（0~30mA）内连续可调。 （２） 选取适当的取样电阻和变阻器阻值。

（３） 作xxII校正曲线，对待校电流表的精度作出评价。 （４） 估算电表校验装置的误差，并判断它是否小于电表基本误差限的1/3，进而得出校验装置是否合理的初步结论。

UJ31型电位差计mVG



标准检流计5.7-6.4V未知1未知2

EKE

R1R2

UJ31型电位差计VG



标准检流计5.7-6.4V未知1未知2

EKE

R2

分压箱

图5.8.3 用电位差计校正毫伏表 图5.8.4 用电位差计校正伏特表 -精品-

３．用电位差计测量干电池的电动势（参考电路如图5.8.6） （１）根据电位差计的量程和被测干电池，选取适当的分压器的分压比。

（２） 测量次数不少于6次，并进行误差分析，写出干电池的测量结果ExE。

４．用电位差计测电阻值（参考电路如图5.8.7） （１）令稳压电源固定输出V5.1，设计测定电阻的控制电路，由于实验室提供的UJ31型直流电位差计有两组输入测量端，则应设计一个能对标准电阻和待测电阻的端电压作连续测量的控制电路。 （２） 选择合适的测量条件，包括：标准电阻，控制电路的工作电流和变阻器的阻值。 （３） 测量次数不少于６次，计算不

确定度．给出测量结果RxR

。

上述实验内容可任选两项完成。

【注意事项】 1.实验前熟悉UJ31型直流电位差计各旋钮、开关和接线端钮的作用。接线路时注意各电源及未知电压的极性。 2．检查并调整电表和电流计的零点，开始时电流计应置于其灵敏度最低档（×0.01档），以后逐步提高灵敏度档次。 3.为防止工作电流的波动，每次测电压前都应校准．并且测量时，必须保持标准的工作电流不变，即当K2置“未知1”或“未知2”测量待测电压时，不能调节RP之“粗”、“中”、“细”三个旋钮。(为什么？) 4.测量前，必须预先估算被测电压值，并将测量盘Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ调到估算值。 5.使用UJ31型电位差计，调节微调刻度盘Ⅲ时，其刻度线缺口内不属于读数范围，进入这一范围时测量电路已经断开，此时检流计虽回到中间平衡位置亦不是电路达到平衡状态的指示。

【思考题】

图5.8.5 用电位差计校正毫安表 UJ31型电位差计G标准检流计5.7-6.4V未知1未知2分压箱ExKUJ31型电位差计mAG标准检流计5.7-6.4V未知1未知2ERsRRH图5.8.6 用电位差计测量干电池 UJ31型电位差计G



标准检流计5.7-6.4V未知1未知2

EKRsRxR

图5.8.7 用电位差计测电阻

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实验11 电位差计的原理与使用

实验11 电位差计的原理与使用

实验11 电位差计的原理与使用电位差计是一种用于测量电路中电位差的电器设备，适用于工业、科研和教育领域中需要进行电位差测试的场合。

有关电位差计的原理及使用方法如下。

原理电位差计利用电位差测量定理，即两个电势值之差等于两个电荷之间所做的功。

对于两点间的电势差，可以表示为:V = W / Q其中V表示电势差，W表示电势差下两点之间移动的电荷所做的功，而Q表示所移动的电荷量。

通过这个式子，可以推导出电势差与电荷之间的线性关系，即：电势差V = kQ，其中k为一个常数。

电位差计基于这个原理，利用一个精确的电势差作为基准，将待测电势差转化为电荷量，并通过电荷量与电压之间的比值计算出待测电势差。

使用方法1. 准备工作首先需要检查电位差计的电源是否正常，并确认设备已经安装妥当。

如有必要，应与其他设备连接。

检查测量装置是否已经连接到地线，并确认所有时刻都满足安全要求。

2. 配置在测量之前，需要设置电位差计的自放大倍率。

倍率通常是在每单位电势差下测量的电压范围量级的倍数。

在选择倍率时应遵循以下原则：1) 所选择的倍率最好不超过伏特表的最大量程。

2) 在不确定待测电位差的情况下，应选择较小的倍率。

3) 在选择倍率时，应考虑目标电位差的精度和灵敏度。

3. 测量连接电源并配置电位差计之后，可以开始测量待测电位差。

操作流程如下：1) 开启电源2) 检查电位差计的测量库仑容量是否已经与待测电容相等。

3) 将待测电容连接到电位差计上。

4) 设备之后应注重精度和信噪比，利用测量仪器并保持仪器的稳定性。

结论电位差计是一种可靠的电势差检测设备，可以用于工业、科研和教育领域中电位差的测试。

通过电势差测量原理，电位差计的测量精度很高，并且可以适应于各种不同的工作环境。

但是，在使用电位差计的时候应该保持正确的操作流程，以确保该设备的精确性和有效性。

直流电位差计的原理和使用

直流电位差计的原理和使用

直流电位差计的原理和使用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。

其突出优点是在测量电学量时，它不从被测量电路中吸取任何能量，也不影响被测电路的状态和参数，所以在计量工作和高精度测量中被广泛利用。

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。

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。

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和电阻和功率等，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来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。

它不仅被用于直流电路，也用于交流电路。

因此在工业测量自动控制系统的电路中得到普遍的应用。

一、实验目的1学习和掌握电位差计的补偿工作原理、结构和特点。

2 •学习用十一线式电位差计来测量未知电动势或电位差的方法和技巧。

3•培养学生正确连接电学实验线路、分析线路和实验过程中排除故障的能力。

二、实验仪器1直流电位差计实验仪，实验仪集成了直流稳压电源、标准电动势、Ex1Ex2两个待测电动势、数字检流计G、0~999 可调变阻器（电阻箱）、保护电阻R P等。

2•滑线式十一线电位差计。

三、实验原理1补偿原理在直流电路中，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，所测得的电位差值总是小于电位差真值。

为了准确的测量电位差，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。

电位差计的使用实验报告

电位差计的使用实验报告

电位差计的使用实验报告实验名称：电位差计的使用实验实验目的：学习电位差计的使用方法，掌握测量电势差的基本技能。

实验原理：电势差是指两个电势不同的点之间的电势差异。

电位差计是测量电势差的仪器之一，其原理是利用电荷在电势差作用下的受力运动。

由于电势差和电场强度之间的关系为E=ΔU/d，因此在测量电势差时可以用电位差计来检测两个点之间的电场强度，并由此计算出电势差。

实验仪器：电位差计、导线、电池、电阻器、万用表、扁平电容器、直尺、卡尺、实验室仪器箱。

实验步骤：1. 将电势差计的两个电极连接到被测电路的两端，注意正负极的连接。

2. 开启电势差计的电源开关，调节滑动变阻器上的电位差计游标。

3. 用导线连接电势差计的负电极和电路的接地点。

4. 将扁平电容器放置在被测电路中，然后将电位差计连接到扁平电容器的电路上。

根据电容器的电容值和电势差计的指示值，计算电势差。

5. 测量多组数据，并根据测得的数据作出电势差与电流的图像。

实验结果：通过多组电势差计测量数据，我们得到了不同电流下的电势差值。

通过计算和比较这些值，我们得出了这些电势差值与电流之间的关系，并绘制出了相应的图像。

通过分析实验数据，我们得出了以下结论：1. 电势差与电流成正比关系。

2. 电势差与电路中电阻、电容等负载电器有关。

3. 电势差计的使用可以用于测量不同电路的电势差值，从而判断电路中是否存在故障。

实验总结：本实验通过对电势差计的使用和测量数据的分析，让我们加深了对电势差和电场强度以及电流之间的关系理解，提高了我们测量电路电势差的技能和能力。

同时，我们还发现电动势源、电缆和电接头等对电势差的影响，这些知识不仅有助于我们更好地了解电路的工作原理，还有助于我们在实际工作中更好地排除故障，提高工作效率。

电位差计的原理与使用实验报告

电位差计的原理与使用实验报告

电位差计的原理与使用实验报告电位差计的原理与使用实验报告引言电位差计是一种用于测量电势差的仪器，广泛应用于物理、化学和生物学等领域。

本实验旨在探究电位差计的工作原理，并通过实验验证其在测量电势差方面的可靠性和准确性。

实验目的1. 了解电位差计的工作原理；2. 掌握电位差计的使用方法；3. 验证电位差计在测量电势差方面的准确性。

实验材料与仪器1. 电位差计；2. 两个电极；3. 电源；4. 连接线；5. 标准电池。

实验步骤1. 将电位差计连接至电源，并确保电位差计正常工作；2. 将两个电极分别与电位差计的引线相连；3. 将一个电极连接至标准电池的正极，另一个电极连接至标准电池的负极；4. 记录电位差计显示的电势差数值；5. 更换不同电池并重复步骤4，记录不同电势差数值；6. 计算并比较不同电池的电势差。

实验结果与分析通过实验记录的数据，我们可以得到不同电池的电势差数值。

根据电位差计的工作原理，电位差计通过测量两个电极之间的电势差来计算电势差。

实验结果表明，电位差计能够准确地测量不同电池的电势差，并且相对误差较小。

实验结论电位差计是一种可靠且准确的测量电势差的仪器。

通过实验验证，我们得出结论：电位差计能够精确测量不同电池的电势差，并且具有较小的误差。

实验应用电位差计在科学研究和工程应用中具有广泛的用途。

它可以用于测量电池的电势差，评估电池的性能；还可以用于测量电路中的电势差，帮助工程师进行电路设计和故障排除；此外，电位差计还可用于生物学研究中，测量生物体内的电势差，以了解生物体的电生理特性。

结语通过本次实验，我们深入了解了电位差计的工作原理，并验证了其在测量电势差方面的可靠性和准确性。

电位差计作为一种重要的测量仪器，在科学研究和工程应用中发挥着重要的作用。

我们应该加强对电位差计的学习和应用，以推动科学技术的发展和进步。