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1、电位差计的原理及应用电位差计的原理及应用南航大物理实验中心课前课前10分钟实验准备：分钟实验准备：1、基本电学仪器的认识和了解，电源、标、基本电学仪器的认识和了解，电源、标准电势和待测电压、检流计、保护电阻、滑准电势和待测电压、检流计、保护电阻、滑动变阻器、十一线电位差计等；动变阻器、十一线电位差计等；2、熟悉补偿原理及电压补偿的条件；、熟悉补偿原理及电压补偿的条件；3、了解电位差计定标过程和测量过程。、了解电位差计定标过程和测量过程。 前前 言言 用普通电压表直接测量电压时，电压表中微小电流的存在，会导致原有电路的状态发生变化，对其他电学参量的测量带来影响。 电位差计采用补偿原理，在测量的时
2、候不会从被测电路中吸取能量，故不会改变待测电路的原有状态，通过合理设计，可以精确测量待测电压。1 1、熟悉电学实验基本仪器的使用；、熟悉电学实验基本仪器的使用；2 2、掌握补偿法测量电压的原理；、掌握补偿法测量电压的原理；3 3、了解电位差计的工作原理以及十一线电、了解电位差计的工作原理以及十一线电位差计的使用方法；位差计的使用方法；4 4、学会使用电位差计精确测量待测电压、学会使用电位差计精确测量待测电压一、实验目的和要求二、实验原理GExE0图图1 补偿原理补偿原理 必须满足下必须满足下列条件：列条件： 它它的大小可调节；的大小可调节；它的电压稳它的电压稳定，并能准确定，并能准确读出数据。
3、读出数据。电压补偿条件：电压补偿条件：极性正对极性正对 大小相等大小相等判断标准：检流计中判断标准：检流计中I=0I=0 图图2 电位差计原理电位差计原理ABAB长度长度1111米，米，ANAN长度长度可知，利用电压补偿可知，利用电压补偿原理，借助一个高精原理，借助一个高精度、数值已知的标准度、数值已知的标准电势电势 E ES S ，可对电位差，可对电位差计进行标度（即确定计进行标度（即确定ABAB上单位长度的电压上单位长度的电压值）。值）。实实验验中中的的补补偿偿电电路路利用标准电势利用标准电势E ES S（E ES S=1.01860V=1.01860V）对电位差计进行定标）对电位差计进行
4、定标切记：电位差计定标完毕后，电源电压及切记：电位差计定标完毕后，电源电压及R RP P大小均要保持不变，确保大小均要保持不变，确保U U0 0和和U UABAB（U UABAB=11 U=11 U0 0 ）电压固定。）电压固定。实验中，实验中， E ES S已知、已知、ABAB长度已知、测得长度已知、测得ANAN长度，即可得到长度，即可得到U U0 0。两部分电压补偿时两部分电压补偿时利用定标后的电位差计测量待测电压利用定标后的电位差计测量待测电压两部分电压补偿时两部分电压补偿时实验时，只需改变实验时，只需改变ANAN长度，当上下两部分电压达长度，当上下两部分电压达到补偿时测量到补偿时测量A
5、NAN长度即可。长度即可。实实验验电电路路图图定标接定标接测量接测量接如图：实际实验时，如图：实际实验时，MNMN长度可调可知，用长度可调可知，用MNMN间的电压与间的电压与E ES S或或E EX X进行补偿。进行补偿。如图：实际实验时，为防止两部分电压差值过大损坏检流如图：实际实验时，为防止两部分电压差值过大损坏检流计，一般在电路中要串连保护电阻进行保护。计，一般在电路中要串连保护电阻进行保护。三、实验仪器三、实验仪器 u 十一线电位差计十一线电位差计u 直流稳压电源直流稳压电源u 滑线变阻器滑线变阻器u 检流计检流计u 保护电阻保护电阻u 标准电势与待测高电势标准电势与待测高电势十一线电
6、位差计直流稳压电源滑线变阻器检流计标准电势与待测高电势保护电阻 根据待测对象电动势的大小，设定电位差计的量程约为 ，则单位长度上的电压大致为 ，则 ，将设计值填入表格。四、实验步骤四、实验步骤 定标时，接入电位差计的初始长度为5.6589m，保护电保护电阻取阻取“粗调粗调”接通接通 ，调节 ，使，使检流流计指零，指零，保护电阻取保护电阻取“中调中调”，调节，调节 , ,使使检流流计指零指零, ,保护电阻取保护电阻取“细细调调”，此时要调节此时要调节“N N”点位置点位置 ，使检流计指零。记下 的值。1、定标（1）参量选择设设计计值值定定标标实实际际值值定标完成后举手示意老师检查核实！定标完成后举手示意老师检查核实！2、测待测电压(1) 根据待测电压大小和定标后的 值估算 的值，调整M、N位置使MN之间长度约等于 的估算值；(2)接通Ex，保护电阻依次取“粗调”、“中调”、“细调”时 ，调节M、N位置，使检流计指针为零，记录保护电阻在细调位置时MN的长度，即 。重复六次。课后根据要求计算EX大小及其不确定度 。（3）关闭仪器，整理设备。测量完成后举手示意老师检查核实！测量完成后举手示意老师检查核实！五、实验数据记录与处理五、实验数据记录与处理设计值实际值不测电源显示值n123456计算待测电压大小及计算待测电压大小及不确定度，不确定度， 给出测量结果。给出测量结果。测量结果测量结果
