1、直流電位差計精確測量電壓實驗簡介用電位差計測量電壓，是將未知電壓與電位差計上的一直電壓相比較。它不象伏特計那樣需要從待測電路中分流，因而不干擾待測電路，測量結果僅僅以來愈準確度極高的標準電池、標準電阻和高靈敏度的檢流計。它的準確度可以達到0.01%或更高，是精密測量中應用最廣泛的儀器。它不但可以精確測定電壓、電動勢、電流和電阻等，還可以用來校準電表和直流電橋等直讀式儀表，在非電參量（如溫度。壓力、位移和速度等）的電測法中也占有重要地位。本實驗介紹用電位差計測量電壓的原理及應用。 實驗原理n        電位差計的

2、原理電位差計是采用補償法測量電壓。在圖所示電路中，移動滑線變阻器上滑動頭A的未知，可以找到一處使檢流計G中電流為零。此時，AB兩點的電壓VAB = Ex，與未知電動勢相互補償。若滑線變阻器上的電壓分布事先標定，則可求出Ex，這種測量電動勢的方法稱為補償法。 可見要精確測出Ex，必須要求分壓器（滑線變阻器）上的電壓標定穩定而且準確。為此，使用電位差計在電源回路中接入一個可變電阻R作為工作電流調節電阻，如圖。Ea與R串連后向分壓器供電，若Ea 發生改變，則可調節R，使得分壓器兩端電壓不變從而保證分壓器上電壓標定不變。為了校準分壓器上的電壓標定，需要一個已知標準電動勢Es,將它接入待測電壓

3、位置，然后將分壓器調到標度等于Es的O處，此時若檢流計中沒有電流，說明電壓Voo與Es相等，分壓器上電壓標度值準確；若檢流計中有電流，說明標度改變了，需要調節R使檢流計中電流為零。經過校準后，電位差計就可以按標度值進行測量，這個過程稱為電位差計的標準化。經過標準化后，就可以使用電位差計測量未知電壓。為了避免由于工作電源Ea不穩定造成影響，在每次測量前或在連續測量過程中，要經常接通校準回路進行標準化工作。綜上所屬，電位差計測量電壓有以下優點：l         電位差計是一個電阻分壓裝置，可用來產生準確、已知、又有一

4、定調節范圍的電壓，用它與被測電壓比較，可以得到被測電壓值，使得被測電壓的測量值僅取決于電阻和標準電動勢，因而可以達到較高的測量準確度。l         在“校準”和“測量”中檢流計兩次都指示為零，表明測量時既不從標準回路內的標準電動勢(通常是標準電池)中，也不從測量回路中分出電流。因此不改變被測回路的原有狀態，同時避免測量回路導線電阻、標準電池內阻以及被測回路等效內阻等對測量準確度的影響，這是補償法測量準確度較高的另一原因。 n       

5、電位差計的應用電位差計具有的有點使得它在高精度測量電壓方面得到廣泛的應用。l         測量各種電動勢，特別是微小電動勢。例如溫差電偶的溫差電動勢，各種電解液、電極組成的化學電池電動勢，霍爾元件的霍爾電動勢等。l         精確測量電阻。如圖所示，未知電阻Rx與標準電阻Rs串連，用電位差計分別測得Rs與Rx上的電壓Vs與Vx，則。 l       

6、;  校準安培計。圖中，將待校準的安培計與一標準電阻串連，檔安培計讀數為I時，用電位差計測出Rs上電壓Vs,則流經Rs上的電流為Is=Vs / Rs。由于電位差計對電路無分流作用，所以Is為流過安培計的電流， 即為安培計的測量誤差。l         校準伏特計。如圖所示，V為待校準的伏特計，調節分壓輸出，同時記錄伏特計與電位差計的讀數V和Vs，則曲線即為伏特計的校正曲線。 學習重點n        掌握電位差計測量電壓的原理

7、及其應用。n        熟悉電位差計的使用方法及注意事項。 實驗儀器UJ-31型低電勢直流電位差計、AC5/2型直流指針式檢流計、YJ24型晶體管穩壓電源、飽和標準電池、電阻箱、標準電阻（0.1）、70電阻、單刀單擲開關、連接導線等組成。直流電位差計面板  實驗內容1  校準伏特計取一個150mv量程的伏特計，測量線路按圖連接，作出伏特計的校準曲線 。2測定電阻箱X0.1W檔的電阻值。(1)  測量線路見圖，其中R為70W左右的限流電阻，Rs為0.1W的標準電阻，Rx為待

8、測電阻箱的阻值，為減少電阻箱的接觸電阻，接線時應使用“0”和“0.9W”兩接線柱。(2)  將電阻箱X0.1檔旋鈕轉動幾次，然后置于0W處，分別對Vs和Vx各測量6次，每次都要重新轉動旋鈕，求出其接觸電阻，再將電阻箱置于0.5W處，同樣的方法測量其阻值。(3)  對上面測量結果，計算Rx的標準誤差。 注意事項n        未知電阻和標準電阻連接到電位差計的電壓頭注意正負極方向。n        實驗中電位差計D旋鈕不能放在“斷”位置。n        電位差計每次測量前必須校驗“標準”。n        調節平衡時，嚴禁將檢流計的“電計”按鈕及電位差計的“粗”、“細”同時 鎖住，以免燒毀檢流計。n         實驗完畢，必須將檢流計短路（撥至“紅點”）。 思考題n