电位差的使用精选课件.ppt

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1、关于电位差的使用第一页，本课件共有15页实验目的1了解补偿法测量原理；2了解电位差计的结构、正确使用电位差计。3用电位差计测量干电池的电动势和电阻的阻值实验仪器nUJ36a型箱式电位差计，分压箱，待测干电池，固定电阻，导线第二页，本课件共有15页实验原理n在图1的电路中，设E0是电动势可调的标准电源，Ex是待测电池的电动势（或待测电压Ux），它们的正负极相对并接，在回路串联上一只检流计G，用来检测回路中有无电流通过。设E0的内阻为r0；Ex的内阻为rx。根据欧姆定律，回路的总电流为：(1)第三页，本课件共有15页实验原理n如果我们调节E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此时I=0，回路无电流

2、通过，即检流计指针不发生偏转。此时称电路的电位达到补偿。在电位补偿的情况下，若已知E0的大小，就可确定Ex的大小。这种测定电动势或电压的方法就叫做补偿法补偿法补偿法补偿法。n显然，用补偿法测定Ex，必须要求E0可调，而且E0的最大值E0maxEx，此外E0还要在整个测量过程中保持稳定，又能准确读数。在电位差计中，E0是用一个稳定性好的电池（E）加上精密电阻接成的分压器来代替的，如图2所示。第四页，本课件共有15页实验原理n图2中，由电源E、限流电阻R1以及均匀电阻丝RAD构成的回路叫做工工工工作回路作回路作回路作回路。由它提供稳定的工作电流I0，并在电阻RAD上产生均匀的电压降。改变B、C之间

3、的距离，可以从中引出大小连续变化的电压来，起到了与E0相似的作用。为了能够准确读出该电压的读数，使用一个标准电池进行校准。换接开关K倒向“1”端，接入标准电池ES，由ES、限流电阻R2、检流计G和RBC构成的回路称为校准回路校准回路校准回路校准回路。把B、C固定在适当的位置（如图中的位置），设RBC=RS，调节R1（即调节I0），总可以使校准回路的电流为零，即RS上的电压降与ES之间的电位差为零，达到补偿。第五页，本课件共有15页实验原理由欧姆定律可知：n这一过程叫做电位差计的校准，又称“工作电流的标准化工作电流的标准化工作电流的标准化工作电流的标准化”。即n测量Ex时，把换接开关投向“2”端

4、，接入待测电池Ex。接入待测电池Ex，由Ex、限流电阻R2、检流计G和RBC构成了测量回路测量回路测量回路测量回路。调节BC之间的距离，总可以找到另一位置BC，使测量回路的电流为零，即RBC上的电压降和Ex之间的电位差为零，测量回路达到补偿。设此时RBC=Rx，于是有 n以上这种调节补偿的方法，叫做“定流变阻定流变阻定流变阻定流变阻”调节法 可推导出(2)(3)第六页，本课件共有15页实验原理nUJ36a型电位差计的工作原理如图3所示。图中Ex是待测电动势；ES是标准电池；RS是标准电阻；G是检流计。第七页，本课件共有15页实验原理n当把开关 K 掷向 aa 端时，标准电池 ES 所在回路接通

5、，调节工作回路中的电阻 Rp，即改变通过标准电阻RS及RAB的电流，直至检流计G的指针指零，此时n把开关 K 掷向bb端，待测电动势Ex所在回路接通，调节电阻RAB上的活动触头c、d，直至检流计G的指针指零，则第八页，本课件共有15页用电位差计测量电动势(电压)的优点n检流计G只作指零仪器，消除了利用偏转指示所产生的系统误差。n用伏特计测量电池电动势时，必定有电流流过伏特计，因此伏特计测得的是电源的端电压，而不是电源的电动势。用电位差计测量时，电位补偿原理决定了测量回路中无电流流过，故测量结果就是电源的电动势。n电位差计在测量时，工作电流I0一经调定就不能再动，因此I0保持为一常数。由（3）式

6、可知电动势的测量误差仅取决于电阻丝和标准电池的误差。只要电阻丝的电阻和标准电池能保证高度准确（实际上这两者都非常容易作到0.05的准确度或更高），电位差计的测量准确度就可以很高，一般不难达到0.05的准确度。伏特计由于受到制造工艺上的限制，准确度达到0.5就不容易了，再提高准确度则更困难。第九页，本课件共有15页实验内容及步骤1.测量干电池的电动势。(1)把电位差计的“倍率开关”旋向1档，此时电位差计的工作回路接通，带电流放大器的检流计的电源也接通。调节“调零”旋钮可调整电流放大器的工作点，使检流计指零。(2)把电位差计的“校准、测量开关”扳向“标准”端，调节“RP”旋钮，使检流计指零，完成电

7、位差计的“工作电流标准化”。(3)将电位差计的“校准、测量开关”扳向“未知”端，调节步进旋钮和滑线读数盘，使检流计指零。则 未知电动势Ex=（步进旋钮读数+滑线盘读数）倍率干电池电动势E=Ex分压箱衰减电压的倍数第十页，本课件共有15页仪器介绍第十一页，本课件共有15页实验内容及步骤2.测量干电池的内阻。n如图（4）所示，开关K合上。设电源内阻为r，电流为I，干电池的端电压为U，则第十二页，本课件共有15页实验内容及步骤3.测量电位差计的灵敏度。n按正常的操作步骤测完某个电压后（此时电位差计达到平衡），转动滑线盘，使补偿电压读数改变 Ex，相应检流计的指针会偏转 n 格。定义n这就是该电位差计在该实验条件下的灵敏度。实验测定 S 时取n=1.0格，并左、右各做一次取平均。n一般人眼的能力，在使用了“跃接法”等正确操作方法后，n=0.1格是能觉察的最小偏转格数，与之相应的Ex就是电位差计能判别的最小电压极限。第十三页，本课件共有15页思考题 1.为什么电位差计可以实现高精确度的测量？2.为什么可以用电位差计测量电源的电动势？3.电位差计的灵敏度对电压的测量误差有何影响？怎样提高电位差计的灵敏度？第十四页，本课件共有15页感感谢谢大大家家观观看看第十五页，本课件共有15页