文档介绍：江苏大学物理实验中心实验十一;、工作原理;;。江苏大学物理实验中心实验原理在图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)江苏大学物理实验中心实验原理如果我们调节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。显然,用补偿法测定Ex,必须要求E0可调,而且E0的最大值E0max>Ex,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直流稳压电源加上精密电阻接成的分压器来代替的,如图2所示。江苏大学物理实验中心实验原理原理图B图2电位差计原理图RpK1ECADD′GEnExK2江苏大学物理实验中心实验原理图2中,由电源E、限流电阻Rp以及均匀电阻丝RAB构成的回路叫做工作回路。由它提供稳定的工作电流I0,并在电阻RAB上产生均匀的电压降。改变C、D之间的距离,可以从中引出大小连续变化的电压来,起到了与图1中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K2倒向上端,接入标准电池En,由En、检流计G和RCD构成的回路称为校准回路。把C、D固定在适当的位置(如图中的位置),调节Rp(即调节I0),总可以使校准回路的电流为零,即RCD上的电压降与En之间的电位差为零,达到补偿。江苏大学物理实验中心实验原理由欧姆定律可知:这一过程叫做电位差计的校准,又称“工作电流的标准化”。测量Ex时,把换接开关投向下端,接入待测电池Ex。由Ex、检流计G和RCD构成了测量回路。调节CD之间的距离,总可以找到另一位置C’D’,使测量回路的电流为零,即RC’D’上的电压降和Ex之间的电位差为零,测量回路达到补偿。于是有以上这种调节补偿的方法,叫做“定流变阻”调节法(2)(3)江苏大学物理实验中心即由式(2)、(3),得(4)令得上式中Ln、Lx分别为电阻RCD、RC’D’对应的电阻丝长度。V0表示电阻丝单位长度上的电压降,单位为V/m。(5)实验原理江苏大学物理实验中心实验原理(5)式中V0的大小决定了线式电位差计的量程,可根据实际测量值取较接近的量程,以减小误差。本实验取V0=,则标准化电阻丝长度为:由上述原理可知,电位差计是通过先后二次补偿,比较相应的电阻丝长度来获得测量结果的,这种方法又叫比较法则江苏大学物理实验中心用电位差计测量电动势(电压)的优点检流计G只作指零仪器,消除了利用偏转指示所产生的系统误差。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。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。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,电位差计的测量准确度就可以很高。