电位差计的使用数据处理参考

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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

电位差计的原理和使用实验报告电位差计是一种用来测量电压差的仪器,它广泛应用于物理实验、工程技术和科学研究中。

本文将介绍电位差计的原理和使用实验报告,以帮助读者更好地了解和掌握这一仪器的使用方法和实验技巧。

电位差计的原理。

电位差计是利用电场力线对电荷的作用,测定电场强度的一种仪器。

其原理基于电场力线在电场中的作用,当电场力线在电场中产生位移时,电位差计可以测量出电场力线的位移距离,从而计算出电场强度。

电位差计的使用实验报告。

实验目的,通过使用电位差计测量不同电场中的电位差,验证电场强度与电位差之间的关系。

实验器材,电位差计、电源、导线、电场装置。

实验步骤:1. 搭建电场装置,保证电场的均匀性和稳定性。

2. 将电位差计的两个探针分别连接到电场中的不同位置,记录下两个位置的电位差值。

3. 调整电场装置,使得电场强度发生变化,再次使用电位差计测量不同位置的电位差值。

4. 根据实验数据计算出不同位置的电场强度,并绘制电场强度与电位差的关系曲线。

实验结果分析:通过实验数据的分析,我们可以得出电场强度与电位差之间存在着一定的关系,通常情况下,电场强度与电位差成正比。

在电场均匀的情况下,电场强度与电位差的关系可以用以下公式表示,E = -ΔV/d,其中E为电场强度,ΔV为电位差,d为两个探针的距离。

实验结论:通过本次实验,我们验证了电场强度与电位差之间的关系,同时也掌握了使用电位差计测量电场强度的方法。

电位差计作为一种重要的实验仪器,在物理实验和科学研究中具有广泛的应用价值。

总结:电位差计是一种用来测量电压差的仪器,其原理基于电场力线在电场中的作用。

通过实验,我们可以验证电场强度与电位差之间的关系,并掌握使用电位差计测量电场强度的方法。

希望本文能够帮助读者更好地了解和掌握电位差计的原理和使用实验报告,为实验和研究工作提供帮助。

【最新精选】电位差计的使用数据处理参考

【最新精选】电位差计的使用数据处理参考

《电位差计的使用》数据处理参考一、用电位差计校准量程为mA I m 15=电流表的实验数据处理方法举例1.整理所测实验数据,计算出修正值和标称误差,确定被校准电流表的精度等级。

列出实验中校验15mA 量程毫安表的实验数据如表1%100max⨯∆量程标称误差=I =____________________根据国家对电表的质量指标,指针式电磁表的精度等级可分为: 0.1、 0.2、0.5、1.0、1.5 、2.5 、5.0 七个等级。

根据标称误差的计算,故可确定被校电表的精度等级为____________级。

2.根据表中数据,用坐标纸作出校正曲线x x I I -∆。

3.验证用电位差计校准量程为mA I m 15=电流表实验的校验装置的合理性用电位差计校验毫安表,要求估算校验装置的误差,并判断它是否小于电表基本误差限的1/3,就可得出校验装置是否合理的结论。

0.05级电位差计的基本误差限可用下式计算:)%05.0(U U S U S ∆+±=∆=________________________mV(注意:U ∆值与电位差计上的量程倍率有关)标准电阻s R 等级为f=0.01级,其电阻的误差限:s R R f s ⨯=∆%=________________________Ω估算时只要求考虑电位差计及标准电阻s R 的基本误差限,根据ss s R U I =由误差传递公式可导出:=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆22s R sU s I R U I s S S____________________ 所以 =⋅∆=∆S S I I I I SS __________________________mA而被校毫安表的基本误差限为:量程级别%⨯=∆I =____________________mA ,其1/3基本误差限值:=∆3/I __________mA ,比较S I ∆是否《3/I ∆(即比较校验装置的误差S I ∆是否远小于被校电表基本误差限I ∆的1/3,若是该校验装置是合理。

直流电位差计实验报告

直流电位差计实验报告

直流电位差计实验报告直流电位差计实验报告引言:直流电位差计是一种用于测量电路中电压差的仪器。

本实验旨在通过使用直流电位差计,探究不同电阻下电路中电压的变化规律,并验证欧姆定律。

实验器材和原理:实验器材包括直流电源、电位差计、电阻箱、导线等。

直流电源提供稳定的电压,电位差计用于测量电路中两点间的电压差,电阻箱用于改变电路的总电阻。

实验步骤:1. 将直流电源的正极与电路的一个端点相连,将电位差计的红色插针连接到该端点上。

2. 将直流电源的负极与电路的另一个端点相连,将电位差计的黑色插针连接到该端点上。

3. 调节电阻箱的阻值,观察电位差计的示数变化。

4. 记录不同电阻下电位差计的示数。

实验结果:通过实验记录,我们得到了以下数据:电阻(Ω)电位差计示数(V)-----------------------------1 0.52 1.03 1.54 2.05 2.5实验分析:根据实验结果,我们可以发现电位差计的示数与电阻成正比。

随着电阻值的增加,电位差计的示数也随之增加。

这符合欧姆定律,即电流通过电阻的大小与电阻成正比。

结论:通过本实验,我们验证了欧姆定律,并且得出了电位差计的示数与电阻成正比的结论。

直流电位差计是一种非常实用的测量电压差的仪器,可以广泛应用于电路实验和工程领域。

实验改进:为了提高实验的准确性,我们可以采取以下改进措施:1. 使用更精确的电位差计,以提高测量的精度。

2. 保持电路的稳定,避免因电源波动或接触不良等因素对实验结果的影响。

3. 进一步扩大实验数据的范围,以获得更全面的结果。

实验应用:直流电位差计在实际应用中有着广泛的用途。

例如,在电路设计和故障排查中,我们可以使用直流电位差计来测量电路中的电压差,以确定是否存在电压异常或故障。

此外,直流电位差计还可以用于测量电池的电压、电源的输出稳定性等。

总结:通过本次实验,我们深入了解了直流电位差计的原理和使用方法,并通过实验验证了欧姆定律。

《电位差计的使用》数据处理参考

《电位差计的使用》数据处理参考

《电位差计的使用》数据处理参考
一般来说,电位差计的使用需要遵循一定的步骤,具体步骤如下:
1、首先,将电池、校准器和电位差计连接起来,将电池的正极接在电位差计的“正”极口,将电池的负极接在电位差计的“负”极口,将校准器的输出接在电位差计的“空白”极口。

2、将电位差计与校准器进行校准。

将校准器的电位调整到其最低电压值,然后观察
电位差计的显示,如果读数不准确,则需要重新调整校准器的电位调整来达到准确的读数。

3、拆除电池和校准器,以自然状态的电位来测量电位差计的测量范围。

将电位差计
的游标置于最低电位,然后确定电位差计的测量范围,在此步骤中,要注意的是如果移动
的游标超出了计算机的显示范围,则应将其移动到计算机的显示范围之内。

4、继续根据目标测量电位差。

确定要测量的电位值,然后将游标移动到所需要的电
位值,观察计算机的显示结果,读取显示结果来获得最终的测量结果。

5、使用结束后,应将电位差计与其他设备进行断开链接,以保证其他设备的安全使用。

以上就是关于电位差计的使用步骤及基本操作步骤,在使用电位差计进行测量时,应
该注意不要超出其所能达到的最大测量范围。

如果超出了最大测量范围,可能会对电位差
计造成损坏,所以在使用电位差计时,应该慎重考虑。

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

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。

电位差计测电动势实验报告

电位差计测电动势实验报告

一、实验目的1. 了解电位差计的结构和原理,掌握其使用方法。

2. 熟悉补偿法测量电动势的原理和步骤。

3. 培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理电动势是指电源在单位时间内做功的能力,通常用伏特(V)表示。

在闭合电路中,电源的电动势等于电源内部没有净电流通过时两极间的电压。

电位差计是一种精密的测量仪器,通过补偿法可以测量电源的电动势。

补偿法测量电动势的原理如下:1. 将待测电源与标准电源、检流计和电阻串联,构成闭合回路。

2. 通过调节电阻,使回路中的电流达到平衡,此时检流计指针不偏转。

3. 根据电阻的比值,计算出待测电源的电动势。

三、实验仪器1. 电位差计(11线板式)1台2. 检流计1个3. 标准电池1个4. 待测电池1个5. 稳压电源1个6. 单刀双掷开关1个7. 保护电路组1套8. 导线若干四、实验步骤1. 按照电路图连接实验电路,将电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关和保护电路组连接好。

2. 将电位差计的滑动端置于起始位置,闭合单刀双掷开关,调节稳压电源输出电压,使回路中的电流达到平衡。

3. 记录此时电位差计的示数,即为待测电源的电动势。

4. 改变待测电池的极性,重复步骤2和3,记录新的电动势值。

5. 计算两次测量的平均值,即为最终测量结果。

五、实验数据及处理1. 第一次测量数据:- 待测电源电动势:E1 = 1.5V- 标准电池电动势:E2 = 1.018V- 回路电流:I = 0.01A- 电位差计示数:U = 1.482V2. 第二次测量数据:- 待测电源电动势:E1' = 1.5V- 标准电池电动势:E2 = 1.018V- 回路电流:I' = 0.01A- 电位差计示数:U' = 1.483V3. 平均电动势:E = (E1 + E1') / 2 = (1.5 + 1.5) / 2 = 1.5V六、实验结果分析本次实验中,电位差计测量待测电源电动势的平均值为1.5V,与理论值1.5V相符,说明实验结果准确可靠。

用电位差计校准电表(三)

实验 电位差计的使用(三)[实验目的]1、了解补偿法测电动势的原理2、掌握电位差计测电动势的使用方法3、学习用电位差计校准电表的方法 [实验原理]电位差计是电子测量中直接用来精密测量电动势或电位差的仪器。

也可用来间接测量电流、电阻和校准各种精密电表,有着广泛的用途。

电位差计是根据补偿原理将被测电动势与准确已知的标准电动势相比较而工作的。

1、补偿原理一定的电源具有一定的电动势,如果直接用伏特计接在电源的两极,测出来的将不是电动势,而是端电压,因为这时电路中有电流通过,根据全电路欧姆定律有:即rI E V rI V E x x ⋅-=⋅+=图1 补偿法原理图式中r 为电源内阻,V 是伏特计的指示值,显然只有在待测电路中没有电流通过的条件下,测得的电源两极之间的端电压才是电源的电动势的准确值。

利用补偿法可以满足这种条件。

其原理如图1所示。

图中E x 是被测电动势,E s 是可调节电动势大小的标准电源。

两个电源通过检流计G 对接在一起。

调节电动势E s 的大小,使回路中检流计指针指示为零(即回路电流为零),则E x 与E s 的电动势大小相等,则有E x =E s 。

此时称电路达到平衡。

知道了平衡状态下E s 的大小,就可以确定被测电动势E x 的值了,这种测定电源电动势的方法叫补偿法。

利用补偿法制成的测量电位差(或电动势)的仪器就叫做电位差计。

2、电位差计的工作原理电位差计的原理线路如图2所示。

其中E s 为标准电池,E x 为被测电源,E 是工作电源,G 是检流计。

由工作电源E ,电阻R 、R 1及R n 串联组成的电路称为辅助电路(R -R s -R n -E )。

调节R n 可改变电路的工作电流。

使用电位差计可分两个步骤。

(1)校准工作电流根据标准电池E s 的电动势调节工作电流,将开关K 置于“1”位置,则E s ,G ,R s 形成补偿电路(E s -K -G -R s -E s ),调节R n 使辅助电路的工作电流I 为某值时,使R s 两端的电压与标准电池的电动势E s 相补偿,检流计G 中无电池通过,此时有E s =IR s ,即辅助回路(E -R -R s -R n -E )中的电流I 达标准化,ssR E I =(2)测量未知电动势将开关K 合在“2”位置,此时待测电动势为E x ,检流计G 与R 上的R x 段构成待测补偿电路(E x-R x -G -K -E x ),当调节电阻R 上的C 点位置再次使检流计G 指针指零,此时有x ssx x R R E IR E == (1) 这里的电流I 就是前面经过标准化的工作电流,从上式可知,如果E s 、R s 均为准确已知值,则被测电动势E x 的大小,在电流标准化的基础上,在电阻为R x 的位置上可以直接标出与IR x 对应的电动势(电压)值。

《大学物理实验》教案实验4电位差计的使用

《大学物理实验》教案实验4电位差计的使用【课题】用电位差计测热电偶的电动势(3学时)【目的】1、了解电位差计的工作原理。

2、掌握用电位差计测量电动势的方法。

【重点】电位差计的使用方法【难点】工作电流标准化的调节【前言】电位差和电动势是电学实验中经常碰到的物理量,对它们的值进行测量时,一般情况下都是使用伏特表,但由于测量支路的分流作用,这样测出的电位差并不是用电元件上电位差的真实值。

若能使测量支路上的电流为零,就能得到准确的结果。

电位差计就是根据这个原理设计的。

电位差计是采用补偿法测量电位差或电动势的一种仪器。

它通过将未知电势与电位差计上的已知电势相比较,此时被测的未知电压回路上没有电流,测量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。

电位差计的测量准确度可达到99.99%或更高,可以用来精确测量电动势、电位差、电流、电阻、温度、压力、位移和速度等物理量,在生产检测和科学实验中得到了广泛的应用。

【教学内容】一、实验原理1、补偿法原理电位补偿法又称比较法,是通过将未知电动势与已知的标准电动势进行比较从而得到未知电动势值的测量方法。

如图1,已知电动势为EN,其值可变并可确切知道,当按照电路连接上电流表G和未知电动势E某后,开始的时候因为EN不等于E某,电路中有净的电动势,从而有电流I。

调节EN的值,当检流计指0的时候,电路中没有电流,此时EN=E某,就知道了未知电动势的值。

width=\图1补偿法原理图2、电位差计的工作原理cla=\电位差计工作原理示意图\rc=\width=\图2电位差计工作原理示意图图2中,RN为标准电池EN的温度补偿电阻,需要根据标准电池的工作温度计算出标准电池的电动势值然后相应调节RN的值;RP为电位差计工作电源E的分压电阻。

通过调节旋钮开关K2可以分别将”标准回路”和”待测回路”与电位差计工作电源E相连,形成2个补偿电路。

K2连接1(即电位差计上的”标准”档)时,接入标准回路,调节RP使检流计G指0,可以对工作电流进行标准化。

电位差计的使用实验报告

电位差计的使用实验报告实验目的,通过使用电位差计,掌握其使用方法,并通过实验验证电位差计的测量精度和准确性。

实验仪器,电位差计、电源、导线、待测电路。

实验原理,电位差计是一种用来测量电路中两点之间电位差的仪器。

当电位差计的两个探头分别接触电路中的两个点时,电位差计会显示出这两点之间的电位差值。

实验步骤:1. 将电位差计的正负极分别接入电源的正负极,并将电位差计的示数调至零位。

2. 将电位差计的两个探头分别接触待测电路中的两个点,记录下电位差计的示数。

3. 更换待测电路中的两个点,再次记录电位差计的示数。

4. 重复步骤3,直至所有待测点的电位差均已记录。

实验数据处理:将实验记录的电位差计示数与实际测得的电路电压进行比较,计算电位差计的测量误差。

实验结果分析:通过实验数据处理,我们可以得出电位差计的测量精度和准确性。

在实验中,我们发现电位差计的示数与实际电路电压基本吻合,表明电位差计具有较高的测量精度和准确性。

实验结论:电位差计是一种用来测量电路中两点之间电位差的仪器,通过实验验证,我们得出结论,电位差计具有较高的测量精度和准确性,可以准确地测量电路中的电位差。

实验注意事项:1. 在使用电位差计时,要注意接触点的清洁,以确保测量的准确性。

2. 在测量电位差时,要注意避免外界干扰,保证测量结果的准确性。

3. 在测量结束后,要及时关闭电源,避免浪费电力和造成安全隐患。

实验中遇到的问题及解决方法:在实验中,我们遇到了电位差计示数不稳定的问题,经过检查发现是接触点不良导致的,我们及时清洁接触点,问题得到解决。

实验改进方向:在今后的实验中,我们将更加注意电路的接触点清洁,以减少测量误差。

实验意义:通过本次实验,我们深入了解了电位差计的使用方法和测量精度,为今后的实验和工作提供了重要的参考和指导。

感谢参与本次实验的所有同学和老师的支持和帮助!以上就是本次实验的实验报告,希望对大家有所帮助。

电位差计的使用

143实验15 电位差计的使用[目的]1. 学习电位差计的工作原理和结构特点,掌握补偿法.2. 会用十一线电位差计或学生式电位差计测干电池的电动势和内电阻, 掌握对测量结果的不确定度进行评定. [原理]电位差计是通过与标准电动势进行比较来测定未知电动势或电压的仪器.由于在电路中采用了补偿法,使被测电路在测量时无电流通过,因此不会改变被测对象原来的状态,从而达到了相当高的准确度.如果配以其他标准附件,用电位差计可以准确地测量电流、电压和电阻等.如果配以其他传感器,还可以进行非电学量的测量,因此直流电位差计与电桥一样是应用广泛的仪器.本实验所安排的十一线电位差计和学生式电位差计都是教学仪器,其基本原理和基本操作与各类工业产品的直流电位差计是相同的.用电压表直接测量干电池的电动势E x 的方法,是将电压表并联到电池的两端,就有电流通过电池内部.由于干电池有内电阻r ,在电池内部不可避免地存在电势降落Ir ,因而电压表的指示值是电池的端电压U=E x -Ir .只有当I =0时,电池的端电压才等于电池的电动势E x .因此,用电压表直接测量电池的电动势是不准确的.为了使电池内部没有电流通过而又能测出电池的电动势E x ,我们采用补偿法.其原理如图15—1所示,将被测电动势E x 与已知电动势E s 按图接成一个回路.当E x >E s 时,回路中有电流流过,检流计的指针偏向一侧;而当E x <E s 时,检流计的指针偏向另一侧;若E x =E s ,回路中没有电流,检流计指示为零,此时E x 处于补偿状态或抵消状态.也就是说,只要E s 抵消了E x 的作用,使得电池内部电流为零,就可以测出E x ,并且E x =E s .在物理实验中,测量过程常常不可避免地出现一些改变实验系统原来状态或能量分布的消极影响,如果能有目的地补充一些条件或能量,以抵消那些影响,使系统保持原来状态(或理论规定状态)的实验方法称为补偿法.电位差计实现补偿作用的工作原理如图15—2所示,E 为建立工作电流的电源,R n 为可变限流电阻,AB 为粗细均匀的总电144阻为R 的电阻丝,C 和D 是与电阻丝AB 相接触的滑动触头.G 为检流计,K 2为双刀双掷开关,E s 为电动势已知的标准电池,E x 为电动势未知的待测电池.E 、R n 和R 构成工作电流调节回路, 工作电流I 的大小由R n 调节.当K 2与 E s 侧接通时, E s 、G 和滑动触头CD 之间的电阻R s 构成校正工作电流回路. 调节C 、D 的位置,当E s 处于补偿状态时 E s =I 0R s (15-1)此时校正的工作电流I 0= E s /R s .当K 2与 E x 侧接通时,仅再调节C 、D 的位置, E x 、G 和这时候滑动触头CD 之间的电阻R x 构成待测回路.当E x 也处于补偿状态时, 工作电流I 0的大小是不变的,因此E x =I 0R x (15-2)将(15-2)式除以(15-1)式,得x x ssx R I R R E E 0==(15-3) 即在E s 处于补偿状态时的工作电流I 0 = E s /R s 不变的条件下,只要测得E x 处于补偿状态时的R x ,由(15-3)式就可准确测出待测电动势E x .实验15.1 用十一线电位差计测干电池的电动势和内电阻[装置介绍](一)十一线电位差计结构见图15—3,图中均匀电阻丝AB 长11m ,其中前10m 往复绕在十一个接线插孔10、9、8、…、1、0上,每两个插孔之间电阻丝长1m.最后1m 在插孔0与接线柱B 之间,这段电阻丝底下附有一只毫米分度的米尺,滑动触头D 可在它上面滑动.插头C 可插入插孔0、1、2、…、10之中的任一位置上,这样CD 间电阻丝的长度可在0~11m 之间连续变化.可变电阻R n 用来调节工作电流,双刀双掷开K 2用来接通标准电池E s 或待测电动势E x .电阻R 是用来保护标准电池和检流计的限流电阻.当电位差计初步达到补偿状态后,一定要接通开关K 3使电阻R 短路,在提高测量灵敏度的情况下进行微调滑动触头D ,使电位差计在高灵敏度情况下实现补偿.设电阻丝AB 的每单位长的电阻为r 0,当E s 处于补偿状态时,CD 之间电阻丝的长度为L s ,电阻R s = r 0 L s ,当E x 处于补偿状态时,CD 之间电阻丝的长度为L x ,电阻R x = r 0 L x .于是, (15-3)式就可写成x x ss x s s x AL L L ER R E E ===(15.1-1) 式中A =E s /L s 的物理意义为电阻丝AB 上每单位长度上的电压降,A 的值决定了电位差计的量程.电位差计在进行测量前必须对选定的A 进行校准.具体方法是,已知一定145温度下的标准电池的电动势E st 和选定的A ,按下面的公式sts E L A(15.1-2) 求出L s ,即取CD 之间电阻丝的长度等于E st /A ,调节R n ,改变工作电流I ,使E st 达到补偿状态.这时电位差计便校准在选定的A 值上,然后就可以用它进行测量了.(二)标准电池标准电池是一种化学电池.它是用来提供电动势的准确数值的标准量具.其正极为汞,负极为镉汞齐,正极上盖有一层硫酸亚汞(Hg 2S04)糊状物,然后把两极浸在饱和(或不得不饱和)的硫酸镉水溶液中,这就构成了饱和(或不饱和)式标准电池.物理实验室常用电动势较稳定的饱和式标准电池,其结构如图15—4所示.国家标准GB/T3929-83对标准电池作了规定,其中对饱和式标准电池的特性146和技术要求有:1. 饱和式标准电池的电动势随温度而变化.在制造厂规定的参考温度范围内,温度为t 时标准电池的电动势231111[()()()]st t E E a t t b t t c t t =+-+-+- (15.1-3)式中E t 1为温度在t 1时标准电池的电动势(V);t 1为检定温度(℃),通常t 1为20℃、25℃或28℃,若采用20℃,E t 1的检定值应在1.018 54~1.018 73V 范围内;a 、b 和c 为特性常数;a 、b 、c 、t 1、E t 1的数值均由制造厂给定.例如BC9型和由两只BC9型装在一个圆筒形外壳中构成的BC18型标准电池的a =-4.06×10-5,b =-9.5×10-7,c =1×10-8,t 1=20℃,E t 1的值在1.018 63V 左右(具体数值见该电池的校验证书).2. 饱和式标准电池的准确度等级分6级,用百分数表示的等级指数C =0.000 2、0.000 5、0.001、0.002、0.005、0.01,表示在规定的使用和维护条件下,从首次检定之日起—年期间内电动势的最大允许偏差值与检定值之比的百分数.例如某台BC9型(等级指数C =0.005)标准电池出厂时的检定值为1.018 63V ,检定温度为20℃,那么出厂后一年内,在规定的使用和维护条件下,电动势实际值与检定值(都在20℃时)的相对误差不大于0.005%.3. (15.1-3)式在一定温度范围内比较准确,按它汁算的结果与实际值是有误差的,因此制造厂应规定一个参考温度范围.在参考温度范围内,实测值与(15.1-3)式所确定的值之间相对误差不超过C /2%.4. 为了保证标准电池的准确度等级及各项要求,饱和式标准电池的工作温度范围规定为10~40℃.从以上技术要求可知,当饱和式标准电池在工作温度范围内合理使用时,本实验可以不考虑它的仪器误差.使用标准电池时环境温度波动要小,防止短路、正负极接反等错误操作(正极除在外壳上标有+号,正极上还可用红色标记).通入或取自标准电池的电流不能超过额定电流(1μA 左右).不允许用电压表测量标准电池的电动势.使用时避免摇晃、倒置和倾斜. (三)AC5型直流指针式检流计AC5型直流指针式枪流计的使用方法参见实验14的装置介绍. [实验内容](一)连接电路按图15-3连接电路.限流电阻R 用电阻箱,取20k Ω左右.虚线所联的R 3、K 4可先不接入电路,测干电池内阻时再接入.R 3也用电阻箱,一般可取100Ω.接线时应断开所有开关.特别是E 、E s 和E x 一定要接成“正极对正极,负极对负极”,否则电位差计不可能达到补偿状态. (二)校准电位差计147根据标准电池上温度计的示值,由(15.1-3)式决定此时标准电池的电动势E st .本实验取11m 电阻丝上每单位长的电压降A =0.200 00V /m ,因此,先调节插头C 和滑动触头D ,使它们之间电阻丝的长度L s =E st / A (m).例如,若E st =1.018 63V ,则L s =5.093 2m.然后先接通K 1,将K 2倒向E s 侧,调节R n 的同时跃接(即断续接通)滑动触头D ,直到检流计指针不偏转.再接通K 3,将R 短路后,再次微调R n 的同时跃接滑动触头D (D 的位置在校准过程中不能移动,以保证L s =5.093 2m),使检流计指针不偏转.此时电阻丝上每米的电压降A 就固定为0.200 00V .(三)测量干电池的电动势E x 1. 断开K 3、固定R n 以保持A 不变.将K 2倒向E x 一侧,先将滑动触头D 移至米尺左端O 处,移动活动插头C ,找出使检流计偏转方向改变的两相邻插孔,然后将插头C 插入数字较小的插孔,向右移动并跃接活动触头D ,找出使检流计指针不偏转时D 的位置.再接通K 3,微调并跃接D ,记下达到补偿时CD 之间电阻丝的总长度L x ,代人(15.1—1式即可求出E x .2. 因为标准电池的电动势E s 的标准不确定度与长度L s 、L x 的标准不确定度u (L s )、u (L x )相比是可以忽略的, 因此,根据(15.1-1)式,待测干电池电动势的合成相对标准不确定度()cr x u E = (15.1-4) 合成标准不确定度()()c c r x x xu E u E E = 3. 标准不确定度u (L s )、u (L x )主要包含两个B 类分量,一个是由于检流计灵敏度的限制而产生,它可以这样估算:在断开K 3的补偿状态下,移动滑动触头D ,测得检流计指针从零位偏转0.1格时CD 之间电阻丝的长度L ,再反方向移动滑动触头D , 测得检流计指针从零位反方向偏转0.1格时CD 之间电阻丝的长度L ′,则此分量为32L L '-.另一个是由于测量L s 、L x 标尺的示值误差, 可按钢卷尺的示值误差估算:对Ⅱ级钢卷尺,测量范围在1m 以内时,Δm =0.05cm(参见附录2-2), 则此分量为Δm 3/.因此,标准不确定度()()x s u L u L == (15.1-5)这样一来, (15.1-4)式可写成148()c r x u E =(15.1-6) (四)测量干电池的内阻r1.按图15—3中虚线所示部分接入R 3(可取100Ω)和K 4(K 4也可省去,即测量时将R 3与E x 并联搭接,测完马上断开),将K 2倒向E x 一侧,接通K 4,测出与E x 的端电压U x 被补偿时相对应的电阻丝长度'x L 端电压'x x U AL = (15.1-7)根据U x =E x -I ’r 和I ’=U x /R 3,I ’为此时流过R 3的电流.再根据(15-3)式得33'(1)x x x x xE U Lr R R U L -==- (15.1-8)2. 根据(15.1-8)式,干电池内电阻的合成标准不确定度()c u r =式中u (L x )仍由(15.1-5)式估算,R 3的标准不确定度u (R 3)由所用电阻的准确度等级指数C 估算(参见实验5及附录2-6),对于十进式电阻箱u (R 3)=30.01R C [注意事项]1. 每次测量时,都应先接通工作电流回路后再接通测量回路.测量完毕应先断开测量回路后再断开工作电流回路.2.实验中不要使滑动触头D 在电阻丝上滑着找补偿点,以免磨损电阻丝,而要采用跃接方式.3.不读取数据时所有开关都应断开,特别是K 1和K 4,防止电阻丝和电阻R 3被加热引起阻值变化及干电池长时间放电使电动势值下降.[思考题]1.使用电位差计测量前每次必须校准电位差计,而且测量中要保持工作电流不变,为什么?2.按图15—3连接线路,接通K 1,将K 2倒向E s 或E x 后,无论怎样调节活动端C 、D ,检流计指针总是向一边偏转,试问有哪些可能的原因?3.用图15—3所示的十一线电位差计测量电动势时,可选定每单位长度电阻丝的电压降最小 值约为0.1V /m.用它来测量仅几个毫伏的温差电动势E x 时误差较大.为了减小测量误差,采用图15 —5的电路,其中R 1和R 2是电阻箱,AB 是长为11m 、电阻为r 的电阻丝.现要选定每单位长度电阻149丝的电压降为1mV /m ,试问R 1+R 2的电 阻值应取多少?设标准电池E s 的电动势为 1.018 63V ,则电阻可能取的最小值和最大 值分别为多少(用线电阻r 表示)?实验15.2 用学生式电位差计测干电池的电动势和内电阻[仪器介绍](一)871型学生式电位差计871型学生式电位差计的内部电路图和对应的面板图如图15.2-1(a )、(b )所示,与原理图15-2相比:1.工作电流调节回路外接直流工作电源E 取2.8~3.4 V ,原理图中的R n 现由内接工作电流调节可变电阻R (0~70Ω)和外接工作电流调节电阻R 1(E 取2.8~3.4 V 时,不用此电阻,应将面板上对应的接线柱短路,如图15.2-1(b )所示.如E 取4~6 V, 此电阻取60~260Ω)串联构成. 原理图中的R 现由步进读数盘的粗调电阻R A (16个10Ω电阻串联构成)、滑线读数盘的细调电阻R B (0~11Ω)、1539Ω电阻、171Ω电阻构成.如图所示的R A 、R B 与171Ω、1539Ω分别串联后再并联,为“×1”挡(测量上限为1.710V ,最小分度为0.001 V),若R A 、R B 、1539Ω串联后再与171Ω并联,为“×0.1”挡(测量上限为0.171 0V ,最小分度为0.000 1 V).R 70图15.2-1 (a )图15.2-1 (b)对“×1”挡,通过滑线读数盘和步进读数盘的工作电流I0=10mA.为了测量方便,滑线读数盘和步进读数盘上分别标出的是电势差I0R B、I0R A的值.滑线读数盘分11大格,每1大格对应1Ω,即10mA×1Ω=0.01V.步进读数盘分16格,每1格对应10Ω,即10mA ×10Ω=0. 1V.2. 校正工作电流回路由外接标准电池E s、检流计G、检流计的外接保护电阻R b和触头CD之间的电阻R s构成.对“×1”挡,校正工作电流使I0=10mA这样进行:将K2扳向E s一侧,调节步进读数盘和滑线读数盘,使两盘的示值之和为E s,闭合K3,调节工作电流调节电阻R n,使检流计G指零,即E s处于补偿状态,由(15-1)式,这时的工作电流I0=E s/ R s=10mA.3.待测回路由外接待测电源E x、检流计G、检流计的外接保护电阻R b和触头CD之间的电阻R x构成.测量时,对校正好的工作电流I0,在工作电流调节电阻不变的条件下, 将K2扳向E x一侧,闭合K3,调节步进读数盘和滑线读数盘的阻值分别为R x2、R x1时,使检流计G指零,即E x处于补偿状态,由(15.1-1)式,这时E x=I0( R x1+ R x2),由步进读数盘和滑线读数盘的示值之和,即可测得E x.4.还有一种871型学生式电位差计,使用“×1”挡时的面板图如图15.2-2所示,内部电路图与图15.2-1(a)基本相同, 主要区别之处是: 在工作电流调节回路中多串联了100Ω的固定电阻;在校正工作电流回路和待测回路中, 多串联了100Ω的检流计的内接保护电阻; 电子放大检流计需外接9 V直流电源.150151图15.2-2(二)标准电池参见实验15.1-1[装置介绍]的(二). [实验内容]1.校准学生式电位差计在E 、E s 、 E x 、R b 接线柱上,分别接入2.8~3.4 V 的工作电源E 、标准电池 E s 、待测电源 E x 、保护电阻R b .本实验只使用“×1”挡,工作电流调节电阻用R n ,则外接工作电流调节电阻R 1应短路,如图15.1-1(a )所示. 校准学生式电位差计,就是使通过滑线读数盘和步进读数盘的工作电流I 0=10mA. 校准这样进行:将保护电阻R b (可用1k Ω滑线变阻器或电阻箱)先调到阻值最大,调节步进读数盘和滑线读数盘,使两盘的示值之和为E s ,将K 2扳向E s 一侧,闭合K 1,应在反复开、合(跃接)K 2的同时,仔细调节工作电流调节电阻R n ,使检流计G 指零(在此过程中,应逐步减小R b ,直到R b =0),即E s 处于补偿状态,这时的工作电流I 0=10mA . 对校准好的电位差计, 工作电流调节电阻R n 不能再动(除非再校准时),并及时断开K 2、K 3.2.测量干电池的电动势E x按E x 的近似值调好步进读数盘和滑线读数盘,使两盘的示值之和为E x , 将保护电阻 R b 先调到阻值最大,闭合K 1、K 3,将K 2扳向E x 一侧, 在反复开、合(跃接)K 2的同时,仔细调节步进读数盘和滑线读数盘,使检流计G 指零(在此过程中,应逐步减小R b ,直到R b =0),电动势E x 即为步进读数盘和滑线读数盘的示值之和(对“×1”挡).3. 测量干电池的内电阻r将电阻箱R ′(取100Ω)、开关K 4串联后与E x 并联,闭合K 4,用电位差计(按实验 内容2)测量电阻箱R ′(即干电池)的端电压E ′,这时R I Ir E E x '=-=',得到干电池的内电阻152R E E r x '⎪⎭⎫⎝⎛-'=1 (15.2-1)测量完,应立即断开K 4,防止干电池放电过多.4.E x 和r 测量不确定度的评定本实验主要是仪器误差,只测1次即可. 871型学生式电位差计的说明书指出,仪器 的基本误差极限为满度值的±0.2%,“×1”挡的满度值为1.710V ,其基本误差极限Δm =1.710×0.2﹪(对“×0.1”挡,Δm =0.171×0.2﹪),因此, 对“×1”挡,E x 的标准不确定度()3000.2 2.010V x u E -==⨯ (15.2-2)如电阻箱R ′的准确度等级为C (﹪), 对于十进式电阻箱,R ′的标准不确定度 u (R ′)=0.01R C ' 5及附录2-6) .E ′的标准不确定度也按(15.2-2)式计算,即()32.010V u E -'=⨯,由(15.2-1)式,内电阻r 的合成标准不确定度()c 10u r R E -='=⨯' (15-14)[注意事项]1. 使用电位差计必须先接通工作电流调节回路,然后再接通校正工作电流回路、 待测回路.测量结束时,应先断开待测回路、再断开工作电流调节回路.2. 使用K 2必须跃接.3. 测量完,应立即断开K 4、 K 3、K 2、 K 1,防止电阻被加热而引起阻值和工作 电流的变化,也防止干电池放电过多而引起电动势的变化.[思考题]1. 校准电位差计时,不论如何调节步进读数盘和滑线读数盘,检流计指针总是向一边偏转,其可能的原因有哪些?2. 国家标准规定,电位差计的准确度等级分10级,用百分数表示C =0.000 1、0.000 2、0.000 5、0.001、…、0.05、0.1.如常用的UJ31型电位差计C =0.05、量限为171mV.可用来校准实验室常用的0.5级、满量程为150 mV 的直流电压表,画出校准电路示意图.3. 用UJ31型电位差计,通过串并联电阻,还可校准直流电流表、高量程直流电压表,别画出校准电路示意图.。

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《电位差计的使用》数据处理参考
一、用电位差计校准量程为mA I m 15=电流表的实验数据处理方法举例
1.整理所测实验数据,计算出修正值和标称误差,确定被校准电流表的精度等级。

列出实验中校验15mA 量程毫安表的实验数据如表1
%100max ⨯∆量程
标称误差=
I =____________________
根据国家对电表的质量指标,指针式电磁表的精度等级可分为: 0.1、 0.2、0.5、1.0、 1.5 、2.5 、5.0 七个等级。

根据标称误差的计算,故可确定被校电表的精度等级为____________级。

2.根据表中数据,用坐标纸作出校正曲线x x I I -∆。

3.验证用电位差计校准量程为mA I m 15=电流表实验的校验装置的合理性
用电位差计校验毫安表,要求估算校验装置的误差,并判断它是否小于电表基本误差限的1/3,就可得出校验装置是否合理的结论。

0.05级电位差计的基本误差限可用下式计算:
)%05.0(U U S U S ∆+±=∆=________________________mV
(注意:U ∆值与电位差计上的量程倍率有关) 标准电阻s R 等级为f=0.01级,其电阻的误差限:
s R R f s ⨯=∆%=________________________Ω
估算时只要求考虑电位差计及标准电阻s R 的基本误差限,根据s
s
s R U I =由误差传递公式可导出:
=⎪⎪

⎫ ⎝⎛∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆2
2s R s U s
I R U I s S
S ____________________ 所以 =⋅∆=
∆S S
I I I I S S __________________________mA
而被校毫安表的基本误差限为:
量程级别%⨯=∆I =____________________mA ,
其1/3基本误差限值:
=∆3/I __________mA ,
比较S I ∆是否《3/I ∆(即比较校验装置的误差S I ∆是否远小于被校电表基本误差限I ∆的1/3,若是该校验装置是合理。

否则不合理。

二、用电位差计测干电池电动势的数据处理
1给出电位差计测量干电池电动势的测量结果。

按图2接线,取分压箱分压比为500,电压差计量程倍率为k=1,对干电池电动势进行六次测量,得到表2的实验数据。

n 为分压箱分压比; f 为分压箱精度等级子; k 电位差计量程倍率; E n (14.5)为14.5℃时标准电池电压。

由实验装置可得被测干电池的电压为:s x nU E = 由误差传递公式得:
22222
2)()()()(
)()(
s
s s s s x x s
s x
x U U n n
U n U U n n E E U U n n E E ∆+∆=∆+∆=∆∆+∆=∆ (1)
其中:0001.0%01.0==∆n
n
,22)()(B s A s s U U U ∆+∆=∆,1
)(2
--=∆∑n U U
U s si
A s ,
U U U s B s ∆+=∆(max)%05.0(;5.0,1uV U k =∆=时当uV U k 5,10=∆=时当)。

由实测数据得电压差计测量电压平均值为:==
∑si s U n
U 1
________________mV ; 电压差计测量电压的A 类不确定度为:=--=
∆∑1
)(2
n U U
U s si
A s ____________mV
电压差计测量电压的B 类不确定度为:U U U s B s ∆+=∆(max)%05.0=____________mV 电压差计测量电压的合成不确定度为:22)()(B s A s s U U U ∆+∆=∆=____________mV
干电池电动势的合成不确定度:=∆+∆=∆22
)()(
s
s s x U U n n U n E ________________mV 干电池电动势的最值估计值:mV U n E s x ______________=⨯= 故干电池的测量结果表示为:
V mV E E E x x x ______)(____________)(______)(±=±=∆±=。

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