电位差计的误差分析报告
电位差计误差分析
电位差计误差分析电位差计误差分析【摘要】电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，但即使如此，当我们进行电位差计实验时，仍要面临不同的误差困扰，这种情况下尤为重要，便是既能避免过多的误差困扰又不至于得到的实验结果偏差过大。
【实验目的】1.学习补偿原理和比较测量法；2.牢固掌握基本电学仪器的使用方法，进一步规范实验操作；3.熟悉仪器误差处理和不确定度的估算。
【实验原理】1.补偿原理电源的电动势在理论上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。
如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量的是端电压，并非电动势。
因为电源有内阻0r，若将电压表直接并联到电源两端，一定会有电流I 通过电源的内部，电源内部不可避免地存在电位降Ir ，因而电压表的指示值只是电源的端电压（0Ir E U -=）的大小。
显然，为了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I 为零。
此时，电源的端电压U 才等于其电动势E 。
••如右图所示，把电动势分别为sE 、xE 和检流计G 联成闭合回路。
当s E <x E 时，电流方向如图所示，检流计指针偏向一边。
当s E >x E时，电流方向与图示方向相反，检流计指针偏向另一边。
只有当s E =xE 时，回路中才没有电流，此时0=i ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。
反过来说，若0=i ，则s E =xE ,这种方法称为零示法。
2.电位差计的工作原理如图，由补偿原理可知，可以通过测定abV 来确定xE ，接下来便是如何精测量abV ，在此通过比较测量法。
把xE 接入abR 的抽头，当抽头滑至位置ab 时，G中无电流通过，则ab x R I E ⋅=,其中电流I 是干路电流；再把一电动势已知的标准电池NE 接入电路中，当抽头滑动至位置cd 时，G 再次为0，则cd N R I E ⋅=，于是Ncdabx E R R E =这种方法是通过电阻的比较来获得的待测电压与标准电池电动势的比值关系。
电位差计校准电表实验报告(完整版)
电位差计校准电流表3、电位差计的标准要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值I O ，必须对电位差计进行校准。
方法如图所示。
E S 是已知的标准电动势，根据它的大小，取cd 间电阻为R cd ，使R cd =E S /I O ，将开关K 倒向E S ，调节R 使检流计指针无偏转，电路达到补偿，这时I O 满足关系I O = E S /R cd ，由于已知的E S 、R cd 都相当准确，所以I O 就被精确地校准到标准值，要注意测量时R 不可再调，否则工作电流不再等于I O 。
4﹑电流表的校准校正电流表的电路如图5-20-4所示，图中毫安表为被校准电流表，R 为限流器，s R 为标准电阻，有４个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下面两个是电压接头，接电位差计。
电位差计可测出s R 上的电压s U ，则流过sR ERabcdEsExK图5-20-4 电位差计校正电流表电路中电流的实际值为s s R U I /0=在毫安表上读出电流指示值I ，与0I 进行比较，其差值0I I I -=∆称为电流表指示值的绝对误差。
找出所测值中的最大绝对误差m I ∆，按式（0-0-1）确定电流表级别。
%100⨯∆=量限mI a （0-0-1） 电路实物图:五、实验内容及步骤 1、校准学生式电位差计使用电位差计之前，先要进行校准，使电流达到规定值。
先放好R A 、R B 和R C ，使其电压刻度等于标准电池电动势，取掉检流计上短路线，用所附导线将K 1、K 2、K 3、G 、R 、R b 和电位差计等各相应端钮间按原理线路图进行连接，经反复检查无误后，接入工作电源E ，标准电池E S 和待测电动势E X ，R b 先取电阻箱的最大值，（使用时如果检流计不稳定，可将其值调小，直到检流计稳定为止），合上K 1、K 3，将K 2推向E S （间歇使用），并同时调节R ，使检流计无偏转（指零），为了增加检流计灵敏度，应逐步减少R b ，如此反复开、合K 2 ，确认检流计中无电流流过时，则I O 已达到规定值。
电位差计的原理和使用实验报告
电位差计的原理和使用实验报告篇一：电位差计的原理及使用预习、原始数据、实验报告实验预习报告234实验原始数据记录表5篇二：实验6 电位差计的原理和使用实验6 电位差计的原理和使用电位差计是测量电动势和电位差的主要仪器之一。
用电位差计测量未知电动势，就是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较。
由于应用了补偿原理和比较测量实验方法，测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻以及高灵敏度的检流计，测量精度可高达0．05％。
它不仅被用来精确地测量电动势、电压、电流和电阻，而且还用来测量电量,如温度、压力、位移和速度等。
在校准电表和直流电桥等直读式仪表上也有重要作用。
电位差计的优点很多，但也有一些缺点，如测量过程比较烦琐，工作时间比较长，工作电流容易变化，易影响测量结果，因此每次使用都采用校准和测量两个步骤。
实验目的1. 掌握电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法；2. 掌握用箱式电位差计测量电动势或电压的基本方法。
预习检测题1. 用电位差计测量电动势有何优缺点？并与电压表的测量进行比较并说明。
2. 什么叫补偿法？它有何优点？3. 在使用电位差计进行测量前，必须先对电位差计进行校准，为什么？实验仪器十一线电位差计；标准电池；1#电池；检流计；箱式电位差计；稳压电源。
实验原理一、补偿原理用电压表无法测量电源的电动势。
如图所示的电路中，电压表所测的是电源的端图电压u。
仅在I=0时，端电压u才等于电动势Ex，但只要电压表与电源一并联接，I就不可能为零，故欲测电源电动势，应采用其它的方法。
电位差计是将待测电动势与标准电动势进行比较测量的仪器。
它的基本原理如图所示。
设E0为一连续可调的标准电源电动势，而EX为待测电动势。
若调节E0，使流过检流计G中电流为零（即回路中电流I=0），则E0=EX。
上述过程的实质是，不断地用已知的标准电动势E0与EX比较，直到检流计指示电路中电流为零时，说明二者已相等。
电路呈这种状态，称为补偿状态。
电位差计校准实验报告
电位差计校准实验报告电位差计校准实验报告引言：电位差计是一种常用的测量仪器，广泛应用于科学研究和工程实践中。
然而，由于仪器的使用频繁以及长期使用后的老化等原因，电位差计的测量结果可能会出现偏差。
因此，为了确保测量结果的准确性，对电位差计进行定期校准是非常重要的。
本实验旨在通过校准电位差计，了解其工作原理，并探究校准过程中可能出现的误差来源。
一、实验目的本实验的主要目的是校准电位差计，确保其测量结果的准确性。
同时，通过实验，我们还可以深入了解电位差计的工作原理，并探究校准过程中可能出现的误差来源。
二、实验原理电位差计的工作原理基于电势差的测量。
电位差计由两个电极组成，分别浸入待测电势差的两个位置。
当电位差计连接到外部电路时，电流会从一个电极流向另一个电极，通过测量电流和电势差之间的关系，可以计算出待测电势差的数值。
三、实验步骤1. 准备工作：将电位差计连接到电路中，确保连接正确并稳定。
2. 初始校准：将电位差计置于零电位差位置，调整校准电位差的大小，使其指示为零。
3. 校准过程：将电位差计移至已知电势差的位置，记录电位差计的读数。
重复此步骤多次，取平均值作为校准结果。
4. 计算误差：将校准结果与已知电势差的数值进行比较，计算出校准过程中可能存在的误差。
四、实验结果与分析在实验过程中，我们校准了电位差计，并记录了多组数据。
通过计算，我们得出了校准结果，并与已知电势差进行了比较。
结果显示，校准结果与已知电势差非常接近，说明电位差计的测量结果较为准确。
然而，我们也发现了一些误差来源。
首先，由于电位差计的老化和使用频繁，仪器本身可能存在一定的漂移。
其次，由于外部环境的影响，如温度变化、电磁干扰等，也可能导致测量结果的误差。
因此，在实际应用中，我们需要注意这些误差来源，并采取相应的措施来减小误差。
五、实验总结通过本次实验，我们对电位差计的工作原理有了更深入的了解，并学会了如何校准电位差计。
实验结果表明，电位差计的测量结果较为准确，但仍存在一定的误差。
用电位差计测电动势实验报告
用电位差计测电动势实验报告篇一：十一线电位差计测电动势(实验报告)大学物理实验报告实验名称电位差计测量电动势实验日期实验人员【实验目的】1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计；2. 理解电位差计的工作原理——补偿原理；3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法；4. 熟悉指针式检流计的使用方法。
【实验仪器】11线板式电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、保护电路组【实验原理】电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。
如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。
因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。
由于电源有内阻r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0）的大小，它小于电动势。
显然，为了等于其电动势E。
1. 补偿原理?? 如图1所示，把电动势分别为ES 、EX和检流计G 联成闭合回路。
当ES EX时，检流计指针偏向另一边。
只有当ES = EX时，回路中才没有电流，此时I＝0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。
反过来说，若I＝0 ，则ES = EX。
能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。
此时，电源的端电压U才图1 补偿电路2. 十一线电位差计的工作原理如图2所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流I0；由待测电源EX、检流计G、电阻丝CD构成的回路称为测量回路;由标准电源ES、检流计G、电阻丝CD 构成的回路称为定标（或校准）回路。
调节总电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差U0的大小。
C、D为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差（或电动势补偿）。
—第 1 页共 3 页—图2 电位差计原理图1) 预设当直流电源接通，K2既不与ES接通、又不与EX接通时，流过AB的电流I0和CD两端的电压分别为I0?ER?RAB（1）UCD?UC?UD?检流计G。
电位差计实验报告
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：电位差计二、实验原理1.平衡补偿原理：图1 平衡补偿示意图如上图所示，设E x是待测电动势或未知电压，E s是电压可调的电源，电表G是高灵敏度的检流计，E x和E s通过检流计并联在一起。
接通电路后调节E s的大小，当E x=E s时，检流计将不偏转，即电路中没有电流，两个电源的电动势大小相等，称为“补偿”，若已知补偿状态下E s的大小，就可以确定E x。
2.电位差计原理图2 电位差计工作原理图图3 电位差计1)机械调零。
2)校准工作电流10mA。
K2接到“标准”，调节工作电流，使检流计无电流通过。
此时：U AB=E N，I F=E N / R N=10.0000mA。
3)测量标准电阻上面的电压。
K2接到“未知”，调节“补偿电压调节”，使检流计无电流通过，E X = U BC = IF R BC 。
4)算标准电阻上电流，用来测试电流表的精度。
3.电位差计接线图：图4 实验接线图4.测试电流表的精度：电位差计校准后相当于伏特表，测量出标准电阻的电压后，配合标准电阻的电阻值测出电流，与电流表示数比较，从而测试电流表的精度。
三、实验仪器1.一个UJ33a型电位差计图1 UJ33a型电位差计使用方法：a)接线：先确认电位差计的“K2”处于断开状态（垂直向上），然后将待测电压或电动势高的高电位接到电位差计“未知”端的“+”接线柱，低电位接到“-”接线柱。
b)开机：将“K3”选择到“输出”端，然后开启电位差计电源，电源开启后再将“K3”选择到“测量”端。
c)选择倍率：将“K1”从断的位置旋到所需的倍率（不同的倍率对应不同的量程）。
d)调零：用“调零”旋钮，令检流计回零。
e)校准工作电流：将“K2”扳到“标准”端，调节“工作电流调节”旋钮，令检流计回零，校准工作电流的步骤就完成了。
f)测量：电位差计的灵敏度很高，为了保护检流计，必须估算或用万用表粗测未知电动势或电压的大小，然后调节测量读数盘（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）到相应位置，确认输出和接入的电压相差不大，然后将“K2”扳到“未知”端，调节测量读数盘Ⅲ，令检流计回零，读出测量值（如果需要调节读数盘Ⅲ、Ⅲ，必须将“K2”断开防止损坏电位差计）。
自组电位差计及进一步误差分析_共享
自组电位差计及进一步误差分析基础物理实验研究性报告作者: 王翔宇1105XXXX2012-12-2网络共享版说明：本文是我大二写物理研究性报告时独立原创完成的，原理和误差分析比较详细，拿出来分享，希望对初学电学实验和电位差计的人有一点帮助。
水平有限，仅供参考。
北京航空航天大学基础物理实验研究性报告王翔宇1105XXXX目录1.摘要 (2)2.实验原理 (2)2.1补偿原理 (2)2.2比较测量法 (2)2.3工作电流标准化 (3)2.4跃接法和示零法 (3)3.实验目的 (3)4.实验仪器 (4)5.实验步骤 (4)6.实验数据处理 (4)6.1实验数据整理 (4)6.2实验结果 (5)6.3计算不确定度 (5)6.4报告结果 (7)7.实验后进一步讨论 (7)7.1误差来源的分析 (7)7.2灵敏度误差 (8)7.3标准电池数值不准确造成的误差 (9)7.4标准电池和稳压电源电动势的不稳定。
(10)8.实验总结 (11)附.实验原始数据 (12)基础物理实验研究性报告王翔宇1105XXXX1.摘要电位差计是电压补偿原理的典型应用，能十分精确地测量电压。
自组电位差计对补偿原理的学习和电位差计的理解具有重要意义。
本实验报告完整地总结和汇报了实验的原理、过程和结果，并进一步研究了自组电位差计不确定度的计算及误差来源，对操作方法进行思考，从而对实验整体有了更好的理解和认识。
2.实验原理2.1补偿原理如图 1（a ）所示。
调节滑动变阻器触头P 1则P 1B 两点电势差将会改变。
显然B′与 B 等势。
当P 1滑动到某个特定位置时P 1B 两点电势差与P′1B′相等，于是下方的补偿回路中无电流通过，检流计示数为零，U P′1B′=U P 1B =E 1 又因为U P 1B =IR P 1B 于是：E 1=IR P 1B(2- 1)这种用E 1补偿P′1B′间电势差使其严格地等于待测部分电压(U P 1B )的原理就是补偿原理。
电位差计的误差分析【精品文档】
电位差计的误差分析电位差计是精密测量应用极广的仪器，可以用来精确测定电动势、电压、电流、电阻等电学量，还可以用于校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电量（如温度、压力、位移等）的电测法中也占有重要地位。
电位差计不仅准确度等级高，而且测量结果稳定可靠。
它不从被测对象中取用电流，因此测量时不会使被测对象改变原来的数值。
电位差计可直接用来精密测量电池电动势及电位差。
箱式电位差计的工作原理图都采用图1所示的线路，包括三个部分：（1）工作电流调节回路，主要由E、Rn、R1、R、K。
等组成；（2）校正工作电流回路：主要由Es、RS、K1、K2等组成；（3）待测回路：主要由EX、RX、G、K1、K2组成。
当电位差计达到平衡（实现补偿）时，有（1）电位差计虽是一种测量电池电动势及电位差等的精密仪器，但其本身也有一定的误差存在。
1 元件误差元件误差是指因元件问题而产生的仪器误差。
根据（1）式，可得相对误差公式：（2）因是标准电池，故属量具误差。
通常处理量具误差的办法是选用准确度等级足够高的量具，使该项误差成微小误差而可以忽略不计。
“足够高”是指标准电池的电动势的相对变化不超过0.1a%。
a为电位差计的准确度等级，0.1是由微小误差分配原则确定的。
因此量具的准确度等级应比仪器的准确度等级高一个数量级，这样就能使该项误差忽略不计。
这样电位差计的元件误差就为：（3）若这两部分误差的大小和符号都相同，就可以互相抵消。
因此在设计、制造电位差计时，和这两组电阻总是尽量选用时间稳定性和温度稳定性以及误差符号（正或负）都相同的电阻。
在使用电位差计时，应合理选择量限而使全部读数盘都用到。
这不仅能保证足够多的有效位数，而且可使上述两部分元件误差得到比较充分的抵消。
一般说，元件误差是电位差计各种误差因素中影响最大的一项，约占总误差的一半。
只要使用电阻来调节和的比例，这一项误差就总是存在。
电阻元件的准确度、电阻的时间稳定性和温度稳定性限制了电位差计的准确度等级。
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电位差计的误差分析
电位差计是精密测量应用极广的仪器，可以用来精确测定电动势、电压、电流、电阻等电学量，还可以用于校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电量（如温度、压力、位移等）的电测法中也占有重要地位。
电位差计不仅准确度等级高，而且测量结果稳定可靠。
它不从被测对象中取用电流，因此测量时不会使被测对象改变原来的数值。
电位差计可直接用来精密测量电池电动势及电位差。
箱式电位差计的工作原理图都采用图1所示的线路，包括三个部分：
（1）工作电流调节回路，主要由E、Rn、R1、R、K。
等组成；
（2）校正工作电流回路：主要由Es、RS、K1、K2等组成；
（3）待测回路：主要由EX、RX、G、K1、K2组成。
当电位差计达到平衡（实现补偿）时，有
（1）
电位差计虽是一种测量电池电动势及电位差等的精密仪器，但其本身也有一定的误差存在。
1 元件误差
元件误差是指因元件问题而产生的仪器误差。
根据（1）式，可得相对误差公式：
（2）
因是标准电池，故属量具误差。
通常处理量具误差的办法是选用准确
度等级足够高的量具，使该项误差成微小误差而可以忽略不计。
“足够高”是指标准电池的电动势的相对变化不超过0.1a%。
a为电位差计的准确度等级，0.1是由微小误差分配原则确定的。
因此量具的准确度等级应比仪器的准确度等级高一个数量级，这样就能使该项误差忽略不计。
这样电位差计的元件误差就为：
（3）
若这两部分误差的大小和符号都相同，就可以互相抵消。
因此在设计、制造电位差计时，和这两组电阻总是尽量选用时间稳定性和温度稳定性以及误差符
号（正或负）都相同的电阻。
在使用电位差计时，应合理选择量限而使全部读数盘都用到。
这不仅能保证足够多的有效位数，而且可使上述两部分元件误差得到比较充分的抵消。
一般说，元件误差是电位差计各种误差因素中影响最大的一项，约占总误差的一半。
只要使用电阻来调节和的比例，这一项误差就总是存在。
电阻元件的准确度、电阻的时间稳定性和温度稳定性限制了电位差计的准确度等级。
2温差电动势产生的误差
不同金属相接触（如焊接点、电键、电刷、接线端钮等）时，将产生接触电位差。
当各接触点温度不同时，则产生温差电动势，简称热电势。
对于精密电位差计，特别在被测量很小时，热电势的影响不容忽视。
此外，因测量回路的热电势直接与被测电动势（或电位差）相串接，其影响最大。
为了减小这项误差，在设计、制造电位差计时，应尽量选用彼此接触电位差小的金属元件和导线；在测量回路中应尽量减少焊接点、电键、电刷等；采用较小的工作电流，以减小元件的升温等。
在使用时应注意，不要靠近冷源或热源（例如在直射阳光下进行测量）。
当要求较高时，要采用恒温措施。
此外，有一种比较简单的操作方法可以减小热电
势带来的误差。
根据热电势方向与回路电流无关的性质，而两个电路中电流的方向是对称的，可以用电流换向法（复测法）进行测量来消除热电势的影响，如图
2所示。
以代表测量回路中各处热电势的等效热电势，设其方向如图2所示。
测量时先将开关K。
合向“1”（只能合向“1”），调整工作电流。
测量被测电动势时，再将开关K。
、K3分别同时合向“1”和“2”。
当电路达到平衡时，得
（K。
、K3均合向“1”）
（K。
、K3均合向“2”）
和分别为两次电路平衡时测得的电动势，取两次测量的平均值
（4）
这样就消除了热电势的影响。
当然这种方法只能消除恒定的热电势，变化的热电势消除不了。
图2
3 工作电源电压不稳产生的误差
用做电位差计的工作电源通常有两种。
一种是电子稳压电源，其特点是长时间的电压稳定性较好，但瞬时稳定性不够。
选用这类电源时应注意其电压稳定度与电位差计的准确度相适应。
即当电网电压变化10%时，工作电流的变化应小于（0.2—0.3）a%。
其中a为电位差计的准确度等级，0.2、0.3是由微小误差分
配原则确定的。
另一种是蓄电池或干电池，其特点是瞬时的电压稳定性较好，而长时间的稳定性不够。
使用这类电源时应注意在电压稳定阶段使用，并缩短校准和测量的时间间隔，使电源端电压下降的影响可以忽略。
4 检流计灵敏度不够产生的误差
检流计的灵敏度越高，所能发觉的被测量的变化越小。
如果检流计的灵敏度不够，所能发觉的被测量的变化将有一定的限度。
当被测量的变化小于这个限度时，检流计就不能再测出，这就产生因灵敏度不够造成的误差。
因此，选用检流计时其灵敏度应与电位差计的准确度相适应。
换句话说，一个设计合理的电位差计，它的准确度应由相应的灵敏度（电位差计的灵敏度）来保证，即因灵敏度不够引起的测量误差可以忽略不计。
灵敏度与允许误差的关系可由下式决定
(5)
式中为人能分辨的检流计的指示值，一般可取0.2—0.3格（mm），为允许
误差的绝对值。
0.3—0.1是根据微小误差分配原则取的系数。
根据（5）式，即可求出允许误差所要求的灵敏度。
在实际工作中，当电位差计的灵敏度由（5）式确定后，就应合理分配线路部分和检流计部分的灵敏度。
原则上应尽量使电位差计的线路灵敏度高些，检流计的灵敏度低些，以免因检流计过于灵敏使电位差计工作不稳定。
对于电位差计，要根据测量要求，首先选择量限（测量范围）和准确度等级，对其灵敏度则在量限和准确度等级选定后，再选择合适的检流计，使总灵敏度满足测量准确度的要求。
最后，根据以上要求选定检流计后，还应实际检查一下，调整电位差计一个最小示值所引起的检流计偏转是否足够2—3格（mm）。
除应按灵敏度要求选择检流计外，还应考虑使检流计工作在微欠阻尼状态。
但是外临界电阻大的检流计，其电流灵敏度（）较高，而电压灵
敏度（）较低，反之则相反。
因此，高阻电位差计因采用临界电
阻大的检流计而电压灵敏度降低，故不适于测量低电位差，而用低阻电位差计测量低电位差比较合理。
当然，低阻电位差计测量的低电位差的内阻也应该是低的。
5 工作电流调节电阻细调不够产生的误差
如果工作电流调节电阻选用不当，调节不细，检流计就不能完全指零，即电位差计不能完全达到平衡，必然产生误差。
根据微小误差分配原则，应使的调节细度小于0.1a%，即要求在整个工作电流调节范围内调节时，可任意使检流计指针的变化小于0.2—0.3格（mm）。
此外，还有理论不够完善产生的误差；接触不良，接触电阻产生的误差；绝缘不良，绝缘电阻产生的误差等等。
以上各种误差，有些是随被测量大小的变化而变化的，有些则是不随被测量大小的变化而变化。
因此，电位差计的允许基本误差应包括两项，如下式
（6）
式中为电位差计准确度等级，为测量盘读数示值，为测量盘最小步进值（或分度值）。
为系数，对实验室型电位差计取0.5，携带型取1。
通过以上这些分析，不仅可以知道电位差计的误差，还对电位差计各部分的选配有了一个比较深入的理解。
这样根据具体的实验，就可以选择出符合要求的电位差计，减小实验中系统带来的误差。