可行的新实验。关键字:电位差计;补偿法;UJ23型电位差计;电阻;系统误差。
0引言
电位差计是电压补偿原理应用的典型范例,它是利用电压补偿原理使电位差计变成一内阻无穷大的电压表,用于精密测量电势差或者电压。同理,利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流表,用于电流的精密测量。
电位差计的测量精确度高,且避免了测量的接入误差,但它的操作比较复杂,也不易实现测量的自动化。在数字仪表迅速发展的今天,电压测量已逐步被数字电压表所代替,后者
因为内阻高(一般可达106~107Ω自动化测量容易,得到了广泛的应用。尽管如此,
电位差计作为补偿法的典型应用,在电学实验中仍然有重要的训练价值。此外,直流比较式电位差计仍是目前准确度最高的电压测量仪表,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。
1实验原理
11补偿原理
测量干电池电动势Ex的最简单办法是把伏特表借到电池的正负极上直接读数(见图1)但由于电池和伏特表的内阻(电池内阻,伏特表内阻R不能看做),测得的电压并不等于电池的电动势。它表明:因伏特表的接入,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。我们把由此造成的误差称为接入误差。
图1用电压表测电池电动势
为了避免接入误差,可以采用如图2所示的“补偿”电路。如果cd可调,EEx,则总可
北京航空航天大学基础物理学研究性报告
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f电位差计及其应用
10031017杜敏10031026文晨润10031011陈丛林
以找到一个cd位置,使Ex所在回路中无电流通过,这时VcdEx。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构成的回路称为辅助回路。为了确认补偿回路中没有电流通过(完全补偿),应当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,称为示零法。
图2补偿法测电动势
由补偿原理可知,可以通过测定Vcd来确定Ex,接下来的问题便是如何精确确定Vcd,在此采用比较测量法。如图2所示,把Ex接入RAB的抽头,当抽头滑至位置cd时,G中无电流通过,则ExIRcd,其中I是流过RAB的电流;再把一电动势已知的标准电池EN接入RAB的抽头,当抽头滑至位置ab时,G再次为0,则ENIRab,于是:
Ex
RcdRab
EN
(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RAB
是精密电阻,
RcdRab
可以精确读出,EN
是标准电池,其电动势也有很高的准确度,因此只要
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