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[!--downpath--]電位差計的檢測原理及使用方式
(a)電流表檢測電動勢(b)補償法測電動勢
圖3-3-8檢測電動勢原理圖
如圖3-3-8(a)所示,用電流表檢測電動勢時,因為電流表電阻不可能無窮大,當有電壓I流過時,它在被測電動勢電阻r上的電壓降為Ir,則電流表測出的值應為EX-Ir,而不是電動勢EX。
用補償法檢測電動勢如圖3-3-8(b)所示,圖中EP是連續可調且能確切曉得電流值的電源,稱為補償電源。G為檢流計,當流過G的電壓為零(或G兩端的電流為零)時,G指零(零偏轉)。檢測時,調節補償電流EP大學物理實驗電位差計,當G零偏時,稱EP和EX達到補償狀態。此時EX=EP。這些用補償電流和被檢測電流相等(檢流計指零)來檢測電流(或電動勢)的方式,稱為補償法。
圖3-3-9電位差計原理圖
用補償法檢測電流(或電動勢)的優點是,被檢測和檢測儀器(這兒指補償電流EP和檢流計)之間沒有電壓。所以用補償法可以確切測得電動勢EX。
二.電位差計原理
以補償法原理構成檢測電流(或電動勢)的儀器稱為電位差計。由補償法原理可知:電位差計應具有一個可調節大小,且電流值可確切讀數的補償電流EP和一個檢流計。在電位差計中,借助精密可調阻值,通以標準化工作電壓構成EP,圖3-3-9是電位差計的原理圖。圖中E是提供工作電壓的電瓶,調節電位器RC,可以改變工作電壓的大小。標準內阻Rn和標準電瓶En拿來測量工作電壓,精密變阻器RA和RB拿來調節補償電流。G為檢流計。如圖3-3-9示所示,電位差計的工作回路由工作電瓶E,工作電壓調節電位器RC,精密變阻器RA、RB和標準內阻Rn構成。先將開關K扳向標準一邊,調節工作電壓調節電位器RC,當工作電壓I在標準內阻Rn上的電流IRn和標準電瓶的電動勢相等時,檢流計指零。或則說:當檢流計指零時,標準內阻上的電流IRn和標準電瓶的電動勢互相補償:IRn=En,此時的電壓為:
校正的工作電壓In稱為標準化工作電壓。
工作電壓校正后,將開關K扳向未知端,使檢流計接入檢測回路中,檢測未知電動勢EX。調節變阻器RA和RB,改變EP=InRP的大小,當檢流計指零時,即有
儀器在生產過程中,已直接把內阻的變化轉化為相應的電流,標在刻度盤上。為此,EP可直接從電位差計的刻度盤上讀出。
三.電位差計的使用方式
圖3-3-10UJ37電位差計面板圖
實驗室主要使用的電位差計是UJ37型大學物理實驗電位差計,它屬于便攜式電位差計,其面板如圖3-3-10所示。在UJ37面板上,有一個“輸出”和“測量”轉換開關S,當S開關扳到“測量”一邊時,UJ37即具有上面原理中所述的校正和檢測功能。當S開關扳向“輸出”功能時,UJ37可以從“未知”端輸出標準電勢。
UJ37型電位差計的使用方式:
1.調整檢流計的機械零點:把開關S扳向“測量”,開關K應置于中間“斷”的位置。調節檢流計G上的小機械調零旋鈕,使表針指零。
2.接入待測電動勢:將待測電動勢接到兩個“未知”接線柱上(可在第一步之前進行)。將A和B兩個讀數盤示值預置在待測電動勢值附近(A和B兩個讀數盤的示值和為電位差計內部補償電勢EP)。
3.工作電壓標準化:把開關K扳向“標準”端。調節工作電壓調節電位器RC(也叫多圈電位器,在面板右上角),使檢流計表針指零。此時工作電壓為標準化工作電壓In。
4.測未知電動勢:把開關K扳向“未知”端。調節讀數盤A和B,使檢流計表針指零。此時A盤讀數和B盤(紅線下)讀數之和為被測電動勢的值。
5.工作電壓檢測:當待測電動勢值檢測后,還應把開關K扳向“標準”端,檢測檢流計表針是否為零。若果不為零,校正工作電壓后,應重新檢測。
注意:實驗結束以后,必須將開關K放在“斷”的位置!否則電位差計內部電瓶將會繼續工作,導致何必要的浪費,甚至于腐蝕儀器。