电位差计的实际应用

1

实验预习报告

院（系）名称班

别

姓名

专业名称学号

实验课程名称普通物理实验（2）

实验项目名称电位差计的原理及使用

内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验预习中的问题探讨

【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。

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

偏向一边。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。

图1

电流计的保护：

图1电路中，当两比较电动势电压稍有变化，电流计将产生极大偏转，这将直接损坏电表。

为保护小量程电表，通常给电流表串联一大电阻R（图2），以减小流经电表的电流，调节比较电

动势，使电流计示值为零，再减小串联电阻阻值，调节比较电动势，使电流计示值为零….如此

反复进行，直至串联电阻为零时，电流表示值也为零。

2.十一线电位差计的工作原理

如图3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Io；由待测电源Ex、检流计G、电阻丝MN构成的回路称为测量回路;

由标准电源Es、检流计G、电阻丝MN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Uo的大小。M、N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）。

2

【注意事项】

1、接线路时正确连接线线路，注意正负极；在修改电路时，要切断电源。

2、标准电池切忌短路或倾斜。

3、测量时间间隔应尽可能短暂，而且每次补偿调零动作要快，指针指零后，应立即打开测量

开关。

【预习中的问题探究】

1、电位差计测量电动势应用什么原理？

2、为什么用电位差计测量电动势比电压表精确？

3、电位差计测量电动势有哪两个主要步骤？

4、接线时如果电压极性接错，检流计能否平衡？

3

院（系）名称班

别

姓名

专业名称学号

实验课程名称普通物理实验

实验项目名称电位差计的原理及使用

实验时间实验地点

实验成绩指导老师签名

4

内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结

果与分析、实验心得

一、【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。

二、【实验使用仪器与材料】

板式电势差计，灵敏电流计，标准电池，直流稳压电源，电阻箱，滑线变阻器和待测电池等

三、实验内容与步骤

按图3.2.7-3连接电路。检查电源Ep,标准电池E、待测电动势Ex的电池的极性是否接对。

(1)用电压表粗测待测电动势的电池端电压，合上Kp，调节Ep或Rp,使得电阻丝AB之间的电压

略大于E，和Ex.

开关K投向“1”，保护电阻R先调到最大，然后，一方面逐渐减少保护电阻（直至减到零），

另一方面适当地反复调节M、N的位置，使电流计指针指零，并记下MN段的长度。应该注意：第

一，凡是调节平衡的过程均需按此手续做，下面不再重复指出；第二，在实验步骤（4）-（6）

中，工作回路的电流要保持不变。

(2)Kx断开，K投向2，调节M、N的位置使得灵敏电流计G指零，并记下MN的长度Lx。

(3)Ro取一定值（最好选Ro接近Ex的内阻的r值，可先粗侧一次r值后再选定Ro值），合上Kx，

再调节M、N的位置使得G指零，记下MN的长度L`

(4)记录室温，对标准电池电动势进行修正，由（7—5）、（7-10）式分别求出待测电池的电动势

Ex及其内阻r.

(5)稍改变Rp阻值，重复测量Ex和r,共测5次，求出平均值及误差。

四、实验数据整理与归纳

Es=1.0186V温度：室温Ex标=0.6V

Ex（测）=(Lx／Ls)×Es

Ex平均=（0.603+0.602+0.603+0.601+0.600）/5=0.6018(V)

△Ex=Ex平均-Ex标=0.6018-0.6=0.0018（V）

12345

Ls(cm)564.5618.8637720.3875.1

Lx（cm）334336.0376.8425.6515.7

Ex（V）0.6030.6020.6030.6010.600

5

实验结果分析

1、实验数据误差不大。误差主要来源应该是Ls和Lx的长度测量误差。

2、误差还可能是由于电阻丝的不均匀或温度的改变。

实验心得

1、要正确连接电路，对于电路，要加适当的保护，以免烧坏电表。

2、要选择适当的滑变电阻器和灵敏电流计G，这样才能的得到多组数据。

3、实验结果误差较大时，这是应当检查电流计是否达到稳定

4、在修改电路时，要切断电源

5、测量时间间隔应尽可能短暂，而且每次补偿调零动作要快，指针指零后，应立即打开测量开

关。

6、可以先用公式大致估计测量值的大小，这样能更快地到对应的数值点。

实验原始数据记录表

院（系）名称班

别

姓名

专业名称学号

实验课程名称普通物理实验

实验项目名称用电势差测量电阻

实验时间实验地点

实验指导老师签名

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原始记录(数据、图表、文字描述等)

实验数据整理与归纳

Es=1.0186V温度：室温Ex标=0.6V

Ex（测）=(Lx／Ls)×Es

Ex平均=（0.603+0.602+0.603+0.601+0.600）/5=0.6018(V)

△Ex=Ex平均-Ex标=0.6018-0.6=0.0018（V）

实验结果分析

1、实验数据误差不大。误差主要来源应该是Ls和Lx的长度测量误差。

2、误差还可能是由于电阻丝的不均匀或温度的改变。

12345

Ls(cm)564.5618.8637720.3875.1

Lx（cm）334336.0376.8425.6515.7

Ex（V）0.6030.6020.6030.6010.600