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[!--downpath--]實驗十 直流電位器原理及應用 【實驗目的】 1、學習“補償法”在實驗檢測中的應用。 2、掌握電位器的工作原理及其基本檢測技巧。 3. 學習如何計算和修正實驗電路參數。 【實驗儀器】DH325 11線電位器 DHBC-5標準電位1套，待測電位1套 標準電位：1.0186V，精度0.01%； 被測電位：0~1.9V連續可調。 禁止作為電源的外部負載使用。 [實驗原理] 1、補償法原理 補償法是準確檢測電動勢（電流）的有效方法。 如圖1所示。設E0為連續可調的標準電源電動勢（電流），EX為待測電動勢。 調節E0，使檢流計G顯示為零（即電路電壓I=0），則EX=E0。 上述過程的本質是不斷將已知的標準電動勢（電流）與圖1中的補償方法示意圖中待測試的電動勢（電流）進行比較。 當檢流計指示電路中電壓為零時，電路達到平衡補償狀態，此時測得的電動勢等于標準電動勢。 這些方法稱為補償方法。 這與使用標準米尺來比較被測量物體的厚度（寬度）是相同的基本思想。 但比較和判斷的手段不同。 補償方法采用零指示值來判斷。 然而，很難找到電動勢連續可調的標準電源。 那么如何才能簡單地得到一個連續可調的標準電動勢（電流）呢？ 簡單的想法是：讓一個恒定的工作電壓流過一個連續可調的標準內阻，然后內阻兩端的電流就可以作為一個連續可調的標準電動勢。
2 電位器是一種基于補償法檢測電動勢（電流）的儀器。 圖2是直流電位器的原理示意圖。 圖2 電位器示意圖。 它由三個基本回路組成：工作電壓調節回路，由工作電源E、限流內阻RP、標準內阻R組成。 ②標定電路，由標準電池E、檢流計G、 ③測量電路由待測電動勢EX、檢流計G、標準內阻R組成。通過檢測未知電動勢EX的兩個操作步驟，電位器的原理可被清楚地理解。 （1）“校準”：將圖中開關K撥至標準電動勢E側，取R為預定值（對應標準電位值E=RCDs×I0=1.0186V），調節RP，使檢流計G顯示值為零，使工作電壓環路中流過R的一個已知的“標準”電流I0，并且。 （2）“測量”：將開關K撥至未知電動勢EX兩側，保持I0不變，調節觸頭的滑動觸頭，使檢流計顯示為零，即可。 被測電流和補償電流的極性偏移且大小相等，因此相互補償（平衡）。 這些測量 EX 的方法稱為補償法。 該補償方法具有以下優點：①電位器是電阻分壓器，直接將被測電動勢EX與標準電動勢進行比較。 EX的值僅取決于和E，因此檢測精度較高。 ②在上述“校準”和“測量”兩步中，檢流計兩次顯示為零，說明檢測時電壓既不是來自校準電路中的標準電動勢源，也不是來自檢測電路。
因此，被測電路的原始狀態和電流等熱阻不會改變電位差計實驗視頻，同時檢測電路導線的內阻和標準電位的電阻對檢測精度的影響是可以預防的。 這是補償方法檢測精度更高的另一個優點。 一個誘因。 3、DH325新型十一線電位器工作原理：DH325新型十一線電位器是一款教學電位器，因為它是解剖結構，這非常有利于學習和掌握電位器的工作原理，培養閱讀能力接線圖和故障排除。 如圖3所示，EX為待測電動勢，E為標準電位。 可調穩壓電源E與厚度為L的電阻絲AB串聯電路電位差計實驗視頻，工作電壓I在電阻絲AB內部形成電位差。 觸點D為刻度盤刻度值對應的電阻，C可在內阻絲上0-10的電阻值槽中任意選擇所需的電阻，這樣就可以得到急劇變化的電位差UDC。 圖3 十一線電位器電路圖Es，調整可調工作功率E0，改變工作電壓I0或改變接點D、C位置，即可使檢流計G指向零，此時UDCs和Es達到補償狀態。 則： (1) 式中，r0為內阻絲單位寬度的內阻，為內阻絲直流段的寬度，A為單位內阻絲上的壓降寬度。 工作電壓I0不變，K向上翻至EX，即用EX代替Es，調整觸頭D、C的位置，使電路再次實現補償。 此時，若電阻絲的粗細為 ，則： (2) 順序 實驗方便。 通常，選擇單位寬度內阻絲上的電位差A為一個簡單的數，并根據標準電池Es的值，由EN=A·LS估算出LS的厚度。
然后將觸頭D、C移至LS寬度位置，調節可調工作電源，改變工作電壓I0使電路補償，此時單位寬度內電阻絲上的電位差A值等于所選值。 這一步稱為工作電壓標準化，或電位器校準，A稱為歸一化系數，單位為V/m。 校準后，檢測EX時，只要測量LX（D、C寬度），即可得到EX的尺寸。 在科學實驗中，常常需要使用標準件進行比較和校準，以準確檢測一定的量。 本實驗的校準體現在采用標準電池（或標準電位源）對電位器工作電壓的標準化。 圖4 檢測干電池電動勢并與電阻DH325新型十一線電位器組裝而成的電位器實驗裝置示意圖 3 。 十根內電阻絲纏繞在有機玻璃棒上。 每根內阻絲相當于舊實驗板上一米的內阻絲。 將第十一內阻絲改為盤式內阻，其阻值與內阻線相當。 每米內阻值為10Ω，總內阻為110Ω。 調節C觸點，寬度調節范圍：0～10.00m1.00m。 調節D觸點，寬度調節范圍：0～1000m，調節步長1mm（與表盤光標配套）。 由DH325新型十一線電位器和電位器實驗裝置組成的實驗裝置結構圖如圖4所示，仔細閱讀此圖，以利于電位器實驗的順利進行。 【實驗步驟】 ①校準電位器工作電壓：先根據DH325新型十一線電位器（3）調節LCD寬度為5.093m，然后根據式（3）估算結果。
打開開關，觀察數字電流表，預設工作電源輸出電流為2.20V左右。 這時，數字檢流計通常會有讀數（不指向零）。 仔細調節工作電源的電流，即滑動變阻器，使數字檢流計指向零，并逐漸減小數字檢流計測量范圍，以提高檢流計的靈敏度。 反復微調工作電源電流，使數字檢流計指向零。 此時電位器的工作電壓已校準。 （請注意，工作電流不能再更改）。 此時，可以關閉太刀的雙擲開關K。 ③測量干電池電動勢：首先將檢流計的靈敏度調低。 根據干電池的情況，可以粗略地設置LCD。 然后將雙擲開關向上合上，連接到待測電位上。 調整LCD的寬度，反復調整，使振鏡指向零。 最后根據液晶屏的寬度即可得到待測電動勢EX的值。 (4) ④ 將內阻盒R并聯在EX兩端，如圖5所示，使阻值R=100Ω。再次調整LCD的寬度，反復調整，使振鏡指向為零，電動勢值（此時測量得到的不再是干電池的電動勢，而是路端電流）。 根據公式，干電池的內阻可估算為： (5) 圖5 電池內阻檢測結構示意圖 【實驗分析】 1、根據實驗內容要求電路參數估算各個實驗。 2. 根據公式估算待測電動勢。 【注意事項】 1、十一線電位器測試板上的內阻絲不要隨意移動，以免影響內阻絲的粗細和均勻性。 2、本實驗儀器中的標準電源不允許通過大電壓，否則電動勢增大，與標準值不一致； 不可以用普通的電流表來檢測它的標準電動勢，更不能用它作為電源，否則會毀掉這個標準電源。
【實驗思考】 1、為什么用電壓表檢測電位差時，得到的值一定大于未接電壓表的初始值？ 通過什么方法可以準確測量電位差？ 2. 描述潛在補償的原理和特點。 畫出十一線電位器的實驗電路圖并說明其檢測步驟。 3、為什么要規范電位器的工作電壓？ V0值的數學意義是什么？ 選擇V0值的依據是什么？ 工作電壓標準化后，為什么檢測EX時不能再次調整內阻盒？ 4、電位器實現電位補償需要哪些必要條件？ 為什么？ 如果工作電源的電動勢大于被測電源的電動勢，會產生什么后果？ 為什么？ 5、決定十一線電位器精度的因素有哪些？ 6、檢流計的靈敏度對電位器檢測的精度有什么影響？ 7、工作電源不穩定對電位器的檢測有什么影響？ 8、電位器實驗中，如果電壓表總是偏向一側且無法補償，請分析可能的故障？ 如何檢測并排除故障？ 9. 哪些儀器受內阻保護？ 如何使用？ 10、使用校準好的電位器測試時，如果發現其阻值不夠大，怎么辦？ 11、標準電源在電位器實驗中起什么作用？ 使用時應注意哪些問題？
