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[!--downpath--]实验十 直流电位器原理及应用 【实验目的】 1、学习“补偿法”在实验检测中的应用。 2、掌握电位器的工作原理及其基本检测技巧。 3. 学习如何计算和修正实验电路参数。 【实验仪器】DH325 11线电位器 DHBC-5标准电位1套，待测电位1套 标准电位：1.0186V，精度0.01%； 被测电位：0~1.9V连续可调。 禁止作为电源的外部负载使用。 [实验原理] 1、补偿法原理 补偿法是准确检测电动势（电流）的有效方法。 如图1所示。设E0为连续可调的标准电源电动势（电流），EX为待测电动势。 调节E0，使检流计G显示为零（即电路电压I=0），则EX=E0。 上述过程的本质是不断将已知的标准电动势（电流）与图1中的补偿方法示意图中待测试的电动势（电流）进行比较。 当检流计指示电路中电压为零时，电路达到平衡补偿状态，此时测得的电动势等于标准电动势。 这些方法称为补偿方法。 这与使用标准米尺来比较被测量物体的厚度（宽度）是相同的基本思想。 但比较和判断的手段不同。 补偿方法采用零指示值来判断。 然而，很难找到电动势连续可调的标准电源。 那么如何才能简单地得到一个连续可调的标准电动势（电流）呢？ 简单的想法是：让一个恒定的工作电压流过一个连续可调的标准内阻，然后内阻两端的电流就可以作为一个连续可调的标准电动势。
2 电位器是一种基于补偿法检测电动势（电流）的仪器。 图2是直流电位器的原理示意图。 图2 电位器示意图。 它由三个基本回路组成：工作电压调节回路，由工作电源E、限流内阻RP、标准内阻R组成。 ②标定电路，由标准电池E、检流计G、 ③测量电路由待测电动势EX、检流计G、标准内阻R组成。通过检测未知电动势EX的两个操作步骤，电位器的原理可被清楚地理解。 （1）“校准”：将图中开关K拨至标准电动势E侧，取R为预定值（对应标准电位值E=RCDs×I0=1.0186V），调节RP，使检流计G显示值为零，使工作电压环路中流过R的一个已知的“标准”电流I0，并且。 （2）“测量”：将开关K拨至未知电动势EX两侧，保持I0不变，调节触头的滑动触头，使检流计显示为零，即可。 被测电流和补偿电流的极性偏移且大小相等，因此相互补偿（平衡）。 这些测量 EX 的方法称为补偿法。 该补偿方法具有以下优点：①电位器是电阻分压器，直接将被测电动势EX与标准电动势进行比较。 EX的值仅取决于和E，因此检测精度较高。 ②在上述“校准”和“测量”两步中，检流计两次显示为零，说明检测时电压既不是来自校准电路中的标准电动势源，也不是来自检测电路。
因此，被测电路的原始状态和电流等热阻不会改变电位差计实验视频，同时检测电路导线的内阻和标准电位的电阻对检测精度的影响是可以预防的。 这是补偿方法检测精度更高的另一个优点。 一个诱因。 3、DH325新型十一线电位器工作原理：DH325新型十一线电位器是一款教学电位器，因为它是解剖结构，这非常有利于学习和掌握电位器的工作原理，培养阅读能力接线图和故障排除。 如图3所示，EX为待测电动势，E为标准电位。 可调稳压电源E与厚度为L的电阻丝AB串联电路电位差计实验视频，工作电压I在电阻丝AB内部形成电位差。 触点D为刻度盘刻度值对应的电阻，C可在内阻丝上0-10的电阻值槽中任意选择所需的电阻，这样就可以得到急剧变化的电位差UDC。 图3 十一线电位器电路图Es，调整可调工作功率E0，改变工作电压I0或改变接点D、C位置，即可使检流计G指向零，此时UDCs和Es达到补偿状态。 则： (1) 式中，r0为内阻丝单位宽度的内阻，为内阻丝直流段的宽度，A为单位内阻丝上的压降宽度。 工作电压I0不变，K向上翻至EX，即用EX代替Es，调整触头D、C的位置，使电路再次实现补偿。 此时，若电阻丝的粗细为 ，则： (2) 顺序 实验方便。 通常，选择单位宽度内阻丝上的电位差A为一个简单的数，并根据标准电池Es的值，由EN=A·LS估算出LS的厚度。
然后将触头D、C移至LS宽度位置，调节可调工作电源，改变工作电压I0使电路补偿，此时单位宽度内电阻丝上的电位差A值等于所选值。 这一步称为工作电压标准化，或电位器校准，A称为归一化系数，单位为V/m。 校准后，检测EX时，只要测量LX（D、C宽度），即可得到EX的尺寸。 在科学实验中，常常需要使用标准件进行比较和校准，以准确检测一定的量。 本实验的校准体现在采用标准电池（或标准电位源）对电位器工作电压的标准化。 图4 检测干电池电动势并与电阻DH325新型十一线电位器组装而成的电位器实验装置示意图 3 。 十根内电阻丝缠绕在有机玻璃棒上。 每根内阻丝相当于旧实验板上一米的内阻丝。 将第十一内阻丝改为盘式内阻，其阻值与内阻线相当。 每米内阻值为10Ω，总内阻为110Ω。 调节C触点，宽度调节范围：0～10.00m1.00m。 调节D触点，宽度调节范围：0～1000m，调节步长1mm（与表盘光标配套）。 由DH325新型十一线电位器和电位器实验装置组成的实验装置结构图如图4所示，仔细阅读此图，以利于电位器实验的顺利进行。 【实验步骤】 ①校准电位器工作电压：先根据DH325新型十一线电位器（3）调节LCD宽度为5.093m，然后根据式（3）估算结果。
打开开关，观察数字电流表，预设工作电源输出电流为2.20V左右。 这时，数字检流计通常会有读数（不指向零）。 仔细调节工作电源的电流，即滑动变阻器，使数字检流计指向零，并逐渐减小数字检流计测量范围，以提高检流计的灵敏度。 反复微调工作电源电流，使数字检流计指向零。 此时电位器的工作电压已校准。 （请注意，工作电流不能再更改）。 此时，可以关闭太刀的双掷开关K。 ③测量干电池电动势：首先将检流计的灵敏度调低。 根据干电池的情况，可以粗略地设置LCD。 然后将双掷开关向上合上，连接到待测电位上。 调整LCD的宽度，反复调整，使振镜指向零。 最后根据液晶屏的宽度即可得到待测电动势EX的值。 (4) ④ 将内阻盒R并联在EX两端，如图5所示，使阻值R=100Ω。再次调整LCD的宽度，反复调整，使振镜指向为零，电动势值（此时测量得到的不再是干电池的电动势，而是路端电流）。 根据公式，干电池的内阻可估算为： (5) 图5 电池内阻检测结构示意图 【实验分析】 1、根据实验内容要求电路参数估算各个实验。 2. 根据公式估算待测电动势。 【注意事项】 1、十一线电位器测试板上的内阻丝不要随意移动，以免影响内阻丝的粗细和均匀性。 2、本实验仪器中的标准电源不允许通过大电压，否则电动势增大，与标准值不一致； 不可以用普通的电流表来检测它的标准电动势，更不能用它作为电源，否则会毁掉这个标准电源。
【实验思考】 1、为什么用电压表检测电位差时，得到的值一定大于未接电压表的初始值？ 通过什么方法可以准确测量电位差？ 2. 描述潜在补偿的原理和特点。 画出十一线电位器的实验电路图并说明其检测步骤。 3、为什么要规范电位器的工作电压？ V0值的数学意义是什么？ 选择V0值的依据是什么？ 工作电压标准化后，为什么检测EX时不能再次调整内阻盒？ 4、电位器实现电位补偿需要哪些必要条件？ 为什么？ 如果工作电源的电动势大于被测电源的电动势，会产生什么后果？ 为什么？ 5、决定十一线电位器精度的因素有哪些？ 6、检流计的灵敏度对电位器检测的精度有什么影响？ 7、工作电源不稳定对电位器的检测有什么影响？ 8、电位器实验中，如果电压表总是偏向一侧且无法补偿，请分析可能的故障？ 如何检测并排除故障？ 9. 哪些仪器受内阻保护？ 如何使用？ 10、使用校准好的电位器测试时，如果发现其阻值不够大，怎么办？ 11、标准电源在电位器实验中起什么作用？ 使用时应注意哪些问题？
