用电位差计校准电压表
试验九电位差计校准电表
电位差计校准电表实验目标1．掌握电位差计的工作原理及使用方法；2．掌握使用电位差计校准电表的方法；3．掌握基本电路的设计方法。
教学方法采用研究式, 答辩式教学方法实验仪器UJ31电位差计，毫伏表，滑线变阻器，电阻箱两个，直流稳压电源，标准电池和标准电阻，复点式检流计等。
重点及难点重点: 电位差计校准电表原理难点: 自己设计电路实验设计及操作提示1． 校准电表的目的电表经长期使用和保存，各元件参数就会发生变化（如电阻老化，磁性减弱，金属部分锈蚀等），转动部分（主要是轴尖和轴承）会发生磨损。
如果保存条件不善（如受潮），使用不当（如过负荷，运输受震等）都会损坏电表特性。
其准确度将降低，特别是在刻度读数产生相当大的偏差的情况下，实际上就不合使用要求，因此，对电表必须进行定期检查，对误差大者要及时检修，对误差小者可以校准后使用。
在实验室通常用箱式电位差计来加以校准，而作出校准曲线，以消除误差。
2． 电位差计校准电表原理为了校准电流表，可采用图1所示电路。
R s 是标准电阻，P 是电位差计，若A 表的示值为I ， P 的示值为V s ，则通过A 表电流的客观真值为ss s R V I =，这时A 表在I 值下的误差为 ss R V I I -=∆ （1） 为了校准电压表，可采用图2所示电路。
用图1校准电流表的操作程序是：调节R 阻值使I 由零逐步增大到表满偏，中间取10~15个数据点（取整数），在每个I 值测出对应的V s ，用（1）式计算出I ∆。
以I 为横坐标，以I ∆为纵坐标，作校准曲线。
注意这个校准曲线为折线，在这个曲线上找出误差的最大值max I ∆，则A 表的准确度等级为- 2 - 100maxmax ⨯∆=I I a （2） 曲线上任一点的纵坐标s I I I -=∆是该示值下的误差,而客观真值是C I I I I s +=∆-=I C ∆-= （3）修正值C 就是误差的负值。
以I 为横坐标, C 为纵坐标, 作出A 表的修正曲线。
用直流电位差计检验电压表
用直流电位差计检验电压表
一、 实验目的
1、 了解电位差计结构、原理。
2、
学会用电位差计测量电压和校验仪表
3、 掌握误差、修正值的计算方法和修正值的使用方法。
二、 电路原理图
N N IR E = 则 N
N
R E I =
X X IR E =或X N
N
X R R E E =
三、实验内容
校验电压表量程7.5伏挡。
检验刻度点：30、50、70、90、110、130、150。
计算仪表校验点的绝对误差、修正值，确定仪表准确度等级，做出修正值曲线。
四、实验步骤
实验接线图
1、按接线图接线，假定标准电池电压为1.0186伏，接完线后请老师检查。
2、调节工作电流：将开关置“标准”，调节工作电流调节电阻，使检流计指针指零。
3、测量：将开关置“未知”，调节测量电阻，使检流计指针指零。
按细调。
读出测量结果。
000
γnmax=△V max /7.5×100%
(1)在坐标纸上画出修正值曲线
(2)确定仪表等级
(3)。
实验八 电位差计校准电表
知”端钮，“测量—输出”开关放于“测量”位置，扳键开关扳向“标准”，调 节“粗”、“微”旋钮，直到检流计指零。
扳键开关扳向“未知”，调节Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ测量盘，使检流计指零，被 测电压（势）为测量盘读数与倍率乘积。
测量过程中，随着电池消耗，工作电流变化。所以连续使用时经常 核对“标准”，使测量精确。
（2）作讯号输出 按上述步骤，在对好“标准”后，将“测量—输出”开关旋到“输 出”位置（即检流计短路）。选择“倍率”及调节Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ测量盘， 扳键放在“未知”位置，此时“未知”端钮二端输出电压值即为倍率与测量 示值的乘积。
2．使用方法
图ห้องสมุดไป่ตู้－9－2
Ⅰ Ⅱ
⑤ ⑦ ① ⑨ ×1 ×10 ⑥
×0.1
Ⅲ
断 ×0.1 ×1 ×5
检流计
20 － 10 10 20 ＋
0 ⑧
① ⑤ ② ③ ④ ⑦
（1）测量未知电压VX 倍率开关从“断”旋到所需倍率，此时电源接通，2分钟后调节“调 零”旋钮，使检流计指针示值为零。被测电压（势）按极性接入“未
仪器描述 1． 面板介绍
本实验所用UJ33a电位差计是一种便携式电位差计，所需工作电源和
标准电池均装在箱内，无须外接，其面板配置如图4－9－2所示。各部 分名称如下：①未知测量接线柱；②倍率开关；③检流计调零；④“测 量一输出”开关；⑤扳键开关；⑥工作电流调节变阻器（粗、微）；⑦ 步进盘；⑧滑线盘；⑨晶体管放大检流计。
mV
＋ －
接电位差计
R0 Rp K
E 图4－9－3
使用完毕，“倍率”开关放“断”位置，以免二组内附干电池无谓放 电。若长期不使用，将干电池取出。
实验内容 校准毫伏表，测量电路如图4－9－3所示。 1．校准电位差计。 2．把毫伏表全量程十等份，校准十个点的毫伏表刻度值。 3．作毫伏表校准曲线（Vx～ΔVx）。 4．确定该电压表准确度级别。 思考题 1．怎样用电位计校准电流表？ 2．试设计一个简单的电路，用电位差计来测量未知电阻的阻值。 3．如被测电压大于电位差计的量程，问在不影响测量精度的情况下 应采取什么措施？
电位差的使用及校表
实验十五电位差计的使用及校表Experiment 15 Operating potentiometer and calibrating ammeters 直流电位差计（简称电位差计）是一种根据补偿原理制成的高精度和高灵敏度比较式电磁测量仪器。
它用一个已知的电动势与被测电压相对接，如果两个电压实现平衡则连接两电压的导线中将无电流流动，即实现了电压补偿，所以电位差计也称为补偿器。
由于采用了补偿法，测量时几乎不损耗被测对象的能量，测量结果稳定可靠，精度特别高。
直流电位差计最适合于测量高内阻的直流电压，如极化电势。
按其测量回路的电阻分：1kΩ以上的称高阻电位差计；1kΩ以下的称低阻电位差计。
电位差计主要用来测量直流电动势和电压，但配合标准电阻也可测量电流和电阻。
它也常用于非电学参量（如压力、温度、位移等）的电测法中，它是电磁测量中常用仪器之一，在生产实践中得到了极其广泛的应用。
当然，近年来由于数字电压表的快速发展，其测量准确度已接近电位差计的水平。
实验目的Experimental purpose1．掌握电位差计的工作原理、结构、特点、和操作方法。
2．学会用电位差计校准电表。
实验原理Experimental principle1．电位差计的工作原理Principle of potentiometer本实验采用的UJ36a型直流电位差计，其工作原理如图1所示。
E为工作电源，Rp为工作电流调节电阻，被测量电动势的补偿电阻R和标准电池电动势补偿电阻R N组成的回路叫工作回路。
R N和标准电池E N以及转换开关K（标准）和晶体管放大检流计G组成校准回路。
R Q和被测电动势E x（或电压）以及转换开关K（未知）和G组成测量回路。
UJ36a型电位差计是利用补偿法原理，使被测电动势（或电压）与恒定的标准电动势相互比较，是一种高精度测量电动势的方法。
图1电位差计的工作原理图测量电压或电动势的步骤：1) 将K 扳向标准位置，调节Rp ，使流计指零，这时标准电池的电动势由电阻R N 上的电压降补偿。
8.4.2 电位差计原理及操作
8.4 用电位差计校准电表【相关知识 电位差计原理及使用方法】一．普通电表的缺点普通电表接入电路后由于分流或分压的作用会影响原电路，导致测量不准确（如图1）。
二．电位差计的优点电位差计是应用电流补偿原理制造出来的“理想”电压表。
三．电位差计的原理 图1 普通电压表对被测量量的影响 1. 补偿原理： 如图2所示，电源E 0>E ，AB 是一段均匀电阻丝。
合上K 1（K 2先断开），AB 上有电流I 0通过，则AC 段（c 点是固定点）上测得的电压降U AC =I 0R AC 。
合上K 2，调节R P ，观察检流计G ，可能出现下列3中情况：（1）当E>U AC 时，G 中有电流正向通过；（2）当E<U AC 时，G 中有电流反向通过；（3）当E=U AC 当，G 中无电流通过，此时是“补偿平衡”状态。
AA图2 补偿电路图 图3 电势差计测电动势的电路2. 电位差计操作原理：电路图2略经改造变成图电路图3，图3的目的是测量出待测电压E x 。
为提高测量精度，这里使用一个标准电池E S =1.0186V （它的电动势稳定且精确）。
AB 段是一条十分均匀的电阻丝（单位长度上的电阻值ｒ0）。
当电阻丝上有稳定电流I 通过时，则其上间隔为L 长的两点间电压降： U L =Ir 0L 测量时，先将开关K 3扳到E S 一侧，此时AB 杆与固定触点C 接通，调节电阻R p 使G 中无电流通过（补偿平衡），若此时AB 中电流为I 0，则有： E S =U Ac =I 0r 0L c (1) 再将开关K 3扳到E X 一侧，此时AB 杆与活动触点S 接通，调整活动触点S ，使G 中无电流通过（再次补偿平衡，此时AB 杆中的电流仍然为I 0），则有：E X =U AS =I 0r 0L S(2)(2)/(1)得：E X =E S L S /L C (3)E S 、L S /L C 均可精确测量，因此求得的E X 精度很高。
用电位差计校正电表
实验四 用电位差计校正电表【实验目的】1．了解箱式电势差计的工作原理。
2．比较熟练地正确掌握箱式电势差计的使用。
3．运用箱式电势差计校正电表。
【实验仪器】箱式电势差计、标准电池、直流电源、检流计、滑线变阻器、待校电表、开关和导线。
【实验原理】磁电式电表在电学测量中得到广泛应用，使用和携带都很方便，但电表在经常使用或长期保存后，它的各个元件参数及性能都会发生变化。
如电阻老化、磁性减弱、转动部件的磨损等。
这样，电表的准确度等级就可能降低。
因此电表是需要定期进行检定或校准。
如果栓定结果说明它的误差已经超过原来预定的数值，则该电表只能降低级别，或用校准所得的校准曲线加以修正。
电表校准的基本方法就是用一个标准表来校准被校表，也就是在同一电路和条件下比较标准表和被校表的指示值的差异。
在校准中要求标准表的准确度等级应该比被校表至少高二个级别。
如被校表为2.5级或1.5级表，标准表可以用0.5级表。
但如果要校准的是一个0.5级电表，那么标准表就应该是0.1级以上， 0.05级的电势差计（如UJ —I 型、UJ —31型等），几乎所有的实验室都可能具备。
因此我们可以采用电势差计来校准电表。
1、电势差计校准电压表电势差计能精确地测量电势差，因此就可以用它来校准电压表。
但是电压表本身并不能产生电势差，必须通过一个辅助电源及一套调节装置，才能使电压表有示值并发生变化。
在电压表不同示值情况下，用电势差计进行精确测量，比较二者结果，进行校准。
校准电压电路如图26-1所示。
图中V 为被校电压表，E 为电压表供电的辅助电源。
被校电压表两端接至电势差计的待测端，用电势差计直接测出电压表两端的准确电压。
设被校电压表示值为U ，实际电压降为U 0，电势差计读数为U S ，则U 0 = U S 。
这样电压表的指示值U 与实际值U 0之间的绝对误差为∆U = U - U 0 （26-1）用电势差计对被校电压表在不同示值下进行校准，可得一组∆U 。
电位差校准电压表
E 用电位差计校准电压表的原理研究[内容摘要]电压表经过长期使用，准确度降低，实验室一般用电位差计校准. [关键词] 电位差计 电压表 校准 补偿原理一、引言由于电位差计准确度等级，而通常所用的电压表只有0.5级甚至5级，从精度上来说完全可 以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要用小量程的电位差计校准大量程的电 压表必须设计一个合理的电路通过分压的方式实现。
二、实验目的1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。
2.理解补偿原理。
3.掌握使用电位差计校准电表的方法。
4.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。
三、实验仪器UJ31型直流低电势箱式电位差计、直流稳压电源（3V ）、滑线变阻器、待校电压表（量程1V ）、电阻箱2个、单刀单掷开关、连接导线。
四、实验原理 1.电位补偿原理 如图是将被测电动势的电源Ex 与一已知电动势的电源E O “+”端对“+”端，“-”端对“-”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G ”，若两电源电动势不相等，即Ex≠E O 回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E O 可调并已知，那么改变E O 的大小，使电路满足E X =E 0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势E X 得到己知电动势E O 的完全补偿。
可以根据已知电动势值E O 定出E X ，这种方法叫补偿法。
２UJ31型直流低电势箱式电位差计测量电压原理. 电位差计的工作原理是根据电压补偿法，先使标准电池 与测量电路中的精密电阻 的两端电势差 相比较，再使被测电势差（或电压） 与准确可变的电势差 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。
（一）校准将K 2打向“标准”位置，检流计和校准回路联接，T R 取一预定值，其大小由标准电池n E 的电动势确定（根据温度而定）；调节P R ，使检流计G 指零，即n E =I T R ，此时测量电路的工作电流已调好为I =n E /T R .校准工作电流的目的：使测量回路中的U R 流过一个已知的标准电流I ，UTnx R R E E =以保证测量盘上精密电阻U R 的电压示值（刻度值）与加在其上的实际电压值相一致。
物理实验思考题答案
实验10 用直流电位差计校准电表1.如果要校正电压表，线路图该怎样设计？答：先把待测表调零，将标准表和待测表并接，调整待测表读数与标准表读数一致即可。
2.如果用普通电阻（例如偏差为5%）代替标准电阻，能否校正在本实验中使用的毫安表？答：可以。
实验14 用牛顿环测透镜曲率半径1．如果将纳光灯换为白光光源,所看到的牛顿还将会有什么特点? 答：所看到的牛顿环中间仍是暗斑,但暗斑往外形成彩纹,由于白光光源有不同波长的单色光组成,所以相干的光程差不同.2 .为什么说读数显微镜测量的是牛顿环的直径,而不是牛顿环放大像的直径?答：因为在测量时被放大牛顿环直径时,显微镜内的叉丝(即标尺)也放大,移动叉丝测量的直径为所得直径.3.为何牛顿环不一样宽,而且随级数增加而减少?答：由于牛顿环上透镜是球面，下透镜是平面，所以靠近中间位置空气膜比较薄，因此光程差小，所以中间条纹宽，而边缘处相反。
二．迈实验15 迈克尔逊干涉议测光波波长1.在麦克尔逊干涉实验中，等厚干涉与等倾干涉条纹有什么区别？等厚干涉：干涉条纹是明暗相间的直条纹等倾干涉：干涉条纹是一系列与不同倾角θ（出或入射角）相对应的明暗相间的同心圆环条等倾干涉纹2.怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率？答：①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。
②移动 M2 镜，使视场中心的视见度最小，记录 M2 镜的位置；在反射镜前平行地放置玻璃薄片，继续移动 M2 镜，使视场中心的视见度又为最小，再记录 M2 镜位置，连续测出 6 个视见度最小时 M2 镜位置。
③用逐差法求光程差∆d 的平均值，再除以该透明介质得厚度，就是折射率实验16 光栅衍射光谱及光波波长的测定1. 试分析光栅衍射光谱变化的特点和规律答：当入射光线为平行单色光是，得到明暗相同的衍射条纹,明条纹很窄,相邻明条纹见的暗区间的暗区很宽,当入摄光为白光时 ,中央零放明纹们为白光.其两册则形成各种颜色条纹的光谱,不同波长由短到长的次序自中央向外侧依次分开排列,形成由紫到红对称排列的彩色光带.2. 实验中狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象?为什么?答：狭缝太宽最终也只会形成白光,由衍射形成条件,当光波波长比缝大得多才能明显衍射; 由光栅公式(a+b)sinφ=kλ可知狭缝太窄则给人一种形成单色光的感觉,因为光强太弱,而没有射条纹.实验17 偏振光分析1.研究光的偏振物性有何意义?有哪些实际应用?答：研究光的偏振性质可以把它用于各个领域,例如利用偏振光读出光盘记录的信息;利用偏振光放立体电影和做糖度计;利用偏振光分析物质内部产生的应力的光弹性学;利用偏振光的反射研究表面状态等.由于偏振光具有包括偏振方向在内的更多的信息,偏振光可作为高效信息的传输和测试手段,而用计算机进行控制处理,又能将复杂的偏振光通过计算机界面直观地显示出来2.如果在互相正交的偏振片 P1.P2 中间插入一块λ/2 片,使其光轴与起偏器 P1 的偏振化方向平行,那么,透过检偏器 P2 的光是亮的还是暗的?为什么?将检偏器 P2 转动 90 度后光是亮的还是暗的?为什么? 答：a 暗的，没有设变振的方向 b 暗的，相当于 180 度夹角，振动方向还是一样。
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用电位差计校准电压表
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摘 要：电压表经过长期使用，准确度降低，实验室一般用电位差计加以校准，作出校
准曲线，消除误差，达到校准的目的。
关 键 字：电位差计 电压表 校准
引 言：由于电位差计准确度等级，而通常所用的电压表只有0.5级甚至5级，从精度
上来说完全可以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要用小量程的电位差计校准大量程的电压表必须设计一个合理的电路通过分压的方式实现。
实验原理：电压表和电位差计都是测量电位差的仪器,只要将美两者并联去测量同一个电
压即可进行校准.只是一般电位计的量程较小,不能与量程较大的电压表同时去测一较大电压,为此我们只要用一分压箱（可以利用两个电阻箱来设计）分压,用电位差计测得分压箱上一定比例的电压,再乘上所使用的分压箱的倍率,即可得到电压表两端的实际电压。
同样,调节滑线变阻器,读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值,即可作出电压表的校准曲线.如果电压表量程小于电位差计量程,则可直接校准.
➢ 电位差计原理简述
①电位差计按电压补尝原理构成。
将被测电动势与一已知电动势的电源正端相对，负端相对连成回路电路中检流计指示为零，这时待测电动势与已知电动势补尝。
电位差计测电动势应有两点要求：可调和精确。
②电位差计每次使用前还应校准 如图，将天关倒向x E 保持R 不变，只 要x E ≤ab R I 0求，调节c,d 使检流计无偏 转，这时c,d 间的电阻为x R ，电压为
x E =x R I 0.
校准电位差计
➢ 用电位差计校准电压表
电压表和电位差计都是测量电位的仪器，只要两者并联去测量同一个电压即可进行校准。
只是一般的电位计的量程较小，不能与量程较大的电压表同时去测一较大的电压，为此我们可以将一分压箱与电压表并联，只要用电位差计测得分压箱上一定比例的电压，再乘上所使用的分压箱的倍率，即可得到电压表两端的实际电压，同样，调节滑线变阻器，读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值，即可作出电压表的校准曲线。
实验步骤：
(一)、连接并校准电位差计。
1．根据室温下,标准电池电动势的值已由 实验室给定。
2．将电位差计选择开关旋至“标准” 位 置,进行工作电流标准化调节,调节各电阻旋钮使检流计G 指零.注意工作电流调定后,在测量未知电势时不得再调节工作电流调节盘。
(二)、校准电压表
1．测量线路如图所示,根据电位差计的量程和被校电表量程选好分压箱的倍率.（校准3V 量程时1R =2R =200Ω；15V 量程时1R =900Ω，2R =100Ω） 2．将电位差选择开打到未知档,调节滑线变阻器R ，使电压表指示值为第一个测量的指示值(从较小值天始),读出电位差计读数，再乘以分压箱倍率即为此时电压表两端实际电压1U
3．逐渐增大电压表指示值，重复上面操作，到电压表指示最大值，共测10次。
4.再从最大值开始逐渐减小电压值，重复2，3操作，测得10组电压值2U 。
5，电压表换一个量程，重复上面操作，以校准另一个量程。
6，处理数据，作出校准曲线并确定待测电压表准确度等级。
数据处理：
1R =2R =200Ω，分压箱倍率为2，
V E
K
R R 1R 2
电位差计
校准电压表电路
表中数据电压单位均为V.
1U 为上行测量时电位差计的读数，2U 为下行测量时电位差计的读数
真值
U
为电压表两端的实际电位差测量值的平均，
()2121222
1
U U U U U +=⨯+⨯=
由表上数据，最大偏差ΔU=0.1802V ，因此该电压表此时的标称 误差为%00.6%1000
.31802
.0%100=⨯=⨯∆=
m m U U α 该电压表的出厂级别为5级，现在它在3V 量程的最大误差已达到6%.
(二)、校准15V 量程:
1R =900Ω，2R =100Ω，分压箱倍率为10，
表中数据电压单位均为V.
1U 为上行测量时电位差计的读数，2U 为下行测量时电位差计的读数
真值U 为电压表两端的实际电压测量值的平均，
()()2121510102
1
U U U U U +=⨯+⨯=
由表上数据，最大偏差ΔU=0.9039V ，因此该电压表此时的标称 误差为%03.6%1000
.159039
.0%100=⨯=⨯∆=
m m U U α 该电压表的出厂级别为5级，现在它在15V 量程的最大误差已达到6.03%.
结 束 语： 本设计实验作为电位差计的一个应用，进一步了解电位差计的原理和使用方法，
并学会用电位差计校准精密电器
注意事项：①实验中测量电压时应沿一个方向从小到大再从大到小(或者相反)以减小累计
误差，绝不能在一次测量中来回反复。
②电位差计每次使用前都这调节补尝。
参考文献: [1] 欧阳九令主编，大学物理实验。
北京师范大学出版社。
[2] 俞俊甫，杨志文。
物理实验教程。
中国铁道出版社。