，（:京航堂就天大拳BEIHANGUNIVERSITY研究性實驗報告電位差計及其應(yīng)用第一作者姓名第一作者學(xué)號第二作者姓名第二作者學(xué)號2015年xx月xx日摘要電位差計是一種精密電學(xué)儀器，其利用的補償原理可以有效避免由于電源內(nèi)阻產(chǎn)生的誤差，從而具有精確度和靈敏度高等優(yōu)點。電位差計配以其它電學(xué)元件等常被用于精確測量電動勢、電流、電阻等電學(xué)量。本文主要闡述了有關(guān)電位差計實驗的內(nèi)容，包括數(shù)據(jù)處理、誤差分析、實驗改進等。關(guān)鍵詞：電位差計，補償原理AbstractPotentiometerisakindofpreciseelectricalinstniment.Tlieuseofthecompensationprinaplecaneffectivelyavoidtheenorduetotheinternalresistanceoftliepowersource.Tlierefore,ithasmanyadvantagessuchasliigliaccuracyandsensitivity.Withotherelectricalcomponents,thepotentiometeritoftenusedinaccuratemeasurementofelectricpotential,current,resistanceandotherelectricparameters.Tliisarticlemainlyexpomidscontentsconcerningofthepotentiometer,inchidiiigdataprocessing,erroranalysis,experimentalimprovement,etc.Keywords:Potentiometer,compensationprincipleTOC\o"1-5"\h\z一、引言1二、實驗要求1三、實驗原理2（一）補償原理2（二）UJ25型電位差計4四、實驗儀器5五、實驗內(nèi)容6（一）自組電位差計6（二）UJ25型箱式電位差計7六、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理7（一）自組電位差計測干電池電動勢7（二）UJ25箱式電位差計測干電池電動勢10（三）UJ25箱式電位差計測固定電阻11（四）UJ25箱式電位差計測電流表內(nèi)阻14七、討論與思考16（一）對實驗中結(jié)果和誤差的進一步分析16（二）對實驗方法、實驗內(nèi)容或?qū)嶒瀮x器的改進意見與建議19（三）實驗中經(jīng)驗教訓(xùn)的總結(jié)21八、實驗感想23（一）實驗后的感想、收獲、體會、意見或建議23（二）教學(xué)改革或任課教師的評價、意見和建議24九、參考文獻25十、附錄26（一）原始數(shù)據(jù)記錄紙26一、引言電位差計是利用補償原理和比較法精確測量直流電位差或電動勢的常用儀器，它具有準確度高、使用方便、測量結(jié)果穩(wěn)定可靠等特點，常被用來精確地直接測量電壓或間接測量電流、電阻等電學(xué)參量。除此以外，還可用于校正各種精密電表。在現(xiàn)代工程技術(shù)中，電子電位差計還廣泛用于各種自動檢測和自動控制系統(tǒng)。電位差計分直流電位差計和交流電位差計。直流電位差計用于測量直流電壓,使用時調(diào)節(jié)標準電壓的大小，以達到兩個電壓的補償。交流電位差計用于測量工頻到聲頻的正弦交流電壓。兩同頻率正弦交流電壓相等時，要求其幅值和相位均相等，因此交流電位差計的線路要復(fù)雜一些，并且至少有兩個可調(diào)量。隨著直流電流比較的理論和技術(shù)不斷發(fā)展和完善，出現(xiàn)了準確度很高的直流電流比較儀式電位差計，其測量誤差約為百萬分之一數(shù)量級。二、實驗要求（一）學(xué)習(xí)補償原理和比較測量法：（二）牢固掌握基本電學(xué)儀器的使用方法，進一步規(guī)范實驗操作;（三）培養(yǎng)電學(xué)實驗的初步設(shè)計能力；（四）熟悉儀器誤差限和不確定度的估算三、實驗原理（-）補償原理測量干電池電動勢邑的最簡單方法是把伏特表接到電池的正負極上直接讀數(shù)（見圖1）,但由于電池和伏特表的內(nèi)阻（電池內(nèi)阻rHO,伏特表內(nèi)阻R不能看成8）,測得的電壓V=并不等于電池的電動勢入。它表明：因伏特表的接入，總要從被測電路上分出一部分電流，從而改變了被測電路的狀態(tài)。此誤差稱為接入誤差。圖1用電壓表測電池電動勢電路圖為了避免接入誤差，可以采用如圖2所示的“補償”電路。如果cd可調(diào)，邑，則總可以找到一個cd的位置，使得七所在回路中無電流通過，這時匕d=&。上述原理稱為補償原理，回路Ex-*G~*c-*Ex稱為補償回路；E-*S-*A-*B-*E構(gòu)成的回路成為輔助回路。為了確認補償回路中沒有電流通過（完全補償），應(yīng)當在補償回路中接入一個具有足夠靈敏度的檢流計G,這種用檢流計來判斷電流是否為零的方法，稱為零示法。圖2補償法測電動勢電路圖由補償原理可知，可以通過測定匕.來確定入，再采用比較測量法。如圖2所示，把心接入心8的抽頭，當抽頭滑至位置cd時,G中無電流通過，則為=/Id，其中I是流過心b的電流：再把一電動勢已知的標準電池En接入Rab的抽頭，當抽頭滑至位置ab時，G再次為0,則益=/7?岫，于是這種方法是通過電阻的比較來獲得待測電壓與標準電池電動勢的比值關(guān)系的。由于私8是精密電阻，抖可以精確讀出，En是標準電池，其電動勢也有很kab高的準確度，因此只要在測量過程中保持輔助電源E的穩(wěn)定并且檢流計G有足夠的靈敏度，Ex就可以有很高的測量準確度。按照上述原理制成的電壓測量儀器叫做電位差計。應(yīng)該指出，上式成立的條件是輔助回路在兩次補償中的工作電流I必須相等。事實上，為了便于讀數(shù)，/=手應(yīng)當標準化（例如取1=%三1mA）,這樣就可由kab相應(yīng)的電阻值直接讀出匕d即&=/o&d。在UJ25（見圖3）中的做法是在輔助回路中串接一個可調(diào)電阻Rp，按公式上方=,預(yù)先設(shè)置好心8,調(diào)節(jié)心但不改變弧直至匕b=琦；再接入心,調(diào)節(jié)Rd，并保持工作電流不變。（二）UJ25型電位差計UJ25型電位差計是一種高電勢電位差計，測量上限為L1911110V,準確度為0.01級，工作電流Io=lniA。它的原理如圖3所示，圖4是它的面板，上方12個接線柱的功能在面板上已標明。圖中的H成為兩個步進的電阻旋鈕，標有不同的溫度的標準電池電動勢的值，當調(diào)節(jié)工作電流是做標準電池電動勢修正之用。RP（標有粗、中、細、微的四個旋鈕）做調(diào)節(jié)工作電流電之用。&D是標有電壓值（即/o%）的六個大旋鈕，用以測出未知電壓的值。左下角的功能轉(zhuǎn)換開關(guān),當其處于“斷”時，電位差計不工作；處于“N”時，接入EN可進行工作電流的檢查和調(diào)整；處于X1或X2時，測第一路或第二路未知電壓。標有“粗”、“細”、“短路”的三個按鈕是檢流計（電計）的控制開關(guān)，通常處于斷開狀態(tài)，按下“粗”，檢流計接入電路，但串聯(lián)一大電阻R',用以在遠離補償?shù)那闆r下，保護檢流計；按下“細”，檢流計直接接入電路，使電位差計處于高靈敏度的工作狀態(tài)；“短路”是阻尼開關(guān)，按下后檢流計線圈被短路，擺動不止的線圈因受很大的電磁阻尼而迅速停止。圖3UJ25型電位差計原理圖圖4UJ25型電位差計面板UJ25型電位差計使用方法如下：1、調(diào)解工作電流：將功能轉(zhuǎn)換開關(guān)置N、溫度補償電阻Rab旋至修正后的標準電池電動勢"1.018伏”后兩位，分別按下“粗”“細”按鈕，調(diào)節(jié)Rp至檢流計指零。2、測量待測電壓:功能轉(zhuǎn)換開關(guān)置X1或X2,分別按“粗”“細”按鈕,調(diào)節(jié)Rcd至檢流計指零，則Rcd的顯示值為待測電壓。[1]四、實驗儀器ZX-21電阻箱（兩個）、指針式檢流計、標準電池、穩(wěn)壓電源、待測干電池、雙刀雙擲開關(guān)；UJ25型電位差計、電子檢流計、待校電壓表、待測電流表。五、實驗內(nèi)容(-)自組電位差計1、設(shè)計并連接自組電位差的線路(1)畫出電路圖，注意正確使用開關(guān)，安排好工作電流標準化及測量的補償回路。電路圖未經(jīng)教師審核不能通電。(2)按設(shè)計要求(E^3V,Ex^l.5?1.6V,1=%三1mA,按溫度修正公式算出)，設(shè)置各儀器或元件的初值或規(guī)定值。標準電池溫度修正公式為：EnE2q-3.99X10-5(t-20r)-0.94X10-6(t-20C)2+9X10-9(t-20C)3式中，Ezo為20℃時的電動勢，可取E2o=L01860V2、工作電流標準化，測量干電池電動勢(1)為保證測量的準確性，每次測量后應(yīng)校驗匚作電流有無改變(2)在補償調(diào)節(jié)中要采用躍接法3、測■自組電位差計的靈敏度（-）UJ25型箱式電位差計1、使用UJ25型電位差計測量干電池的電動勢設(shè)計并連接UJ25型電位差計的線路，測量待測電池電動勢2、使用UJ25型電位差計測量固定電阻及電流表內(nèi)阻（1）設(shè)計測量電路詳見實驗數(shù)據(jù)記錄部分（2）連接電路，將指針式電流表接入電位差儀，接入穩(wěn)壓電源，依次將電位差計旋鈕撥至“未知端1”、“未知端2”擋位，按照實驗要求粗調(diào)、細調(diào)電位差計并讀數(shù)六、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理（-）自組電位差計測干電池電動勢3原始數(shù)據(jù)記錄室溫t=23.5℃En=1.01850V類別R/QR2/￡2Rf/QR27Q示值人（4'）1018.51672.51507.01184.0儀器誤差限1.1051.7951.5551300靈敏度測量（n=9div）1519.01172.0表1自組電位差計原始數(shù)據(jù)記錄表2、說明(1)表1中En=1.01850V由公式2Ejv*E20-3.99X10-5(t-20℃)-0.94X10-6(t-20℃)+9X10-9(t-200C)3將相關(guān)數(shù)據(jù)代入計算得出。(2)表1中“儀器誤差限”項由公式△儀=W4%,4+R。I將相關(guān)數(shù)據(jù)代入計算得出。(3)本實驗共進行了3組，表1中只記錄了第3組的測量結(jié)果，其原因為在測量過程中發(fā)現(xiàn)多次測量的讀數(shù)幾乎不變，來自重復(fù)性的不確定度和其他不確定度相比屬于可忽略的微小誤差。對該不確定度的定量分析詳見討論部分。3、計算由實驗原理及公式取=/琮可知Ex=(0.001X1507.0)V=1.5070V4、不確定度由于只記錄的一次測量數(shù)據(jù)，因此不必考慮采用統(tǒng)計方法評定的A類不確定度，只考慮B類不確定度：儀器誤差和靈敏度誤差(1)儀器誤差的計算由實驗原理知該實驗的儀器誤差限計算公式為電阻箱的儀器誤差限公式4儀=乏at%-R[+Rqi經(jīng)查看ZX?21型直流多值電阻器銘牌，讀出各量程的四%分別為：X10000:1X10-3X1000:1X10-3X100:1X10-3X10:2X10-3X1:5X10~3X0.1:5X10-2另Ro=(20i5)niQ

將表中數(shù)據(jù)代入上述公式，得A4(%)=(1000XIX10-3+ox1X10-3+10X2X10-3+8x5X10-3+0.5X5X10-2+0.020)0=1.105。△儀(/?2)=(1000X1X10-34-600X1X10-34-70X2X10-3+2x5X10-34-0.5X5X10-2+0.020)0=1.7950A儀(/?/)=(1000X1X10-3+500X1X10-3+0X2X10-3+7x5X10-3+ox5X10-2+0.020)0=1.555。Au(&')=(1000XIX10-3+100X1X10-3+80X2X10-3+4x5X10-3+ox5X10-2+0.020)0=1.3000u(RD=叱⑸)=△代=0.638Cv3鼠(W)u(Z?2)=1務(wù)(8)=L-=1036。v3A儀(RJ)u(Rj)=w(Ri')=——F—=0.8980V3△儀(R-（2）靈敏度誤差的計算（只在氏位置進行）9u(R2')=W（2）靈敏度誤差的計算（只在氏位置進行）9S=(1519.0-1507.0)x10-3diV=750div/V由儀器靈敏度帶來的誤差為A曰=02/s=0.000267V由靈敏度帶來的不確定度為A面u晨4）==0.000154V

由于％(￡>)=0.000154?11(%)=0.638,所以在后續(xù)不確定度的合成中略去u靈(&)(3)不確定度的合成益不穩(wěn)定誤差以及靈敏度誤差都很小，故在不確定度合成中略去En的示值誤差，略去因輔助電源E和標準電池Ejv在兩次示零過程中的變化所帶入的誤差；略去兩次示零過程中示零電路的靈敏度誤差；并假定Ri和RJ,及和R/相互獨立，可得叫公)+爵］2+叫公)+爵］2+⑸)忌?)5)+,2Ex-UxUxX,2Ex-UxUxX100%=1.507-1.5061.506X100%=0.0664%…R十口々2)肚+*U(H；)+[u(/?2)]2AI十1%27L11Jnj=6.68X10-4不確定度表達式為：u(&)=ub(Ey)=Ex==(1.5070X6.68X10-4)V=0.001VEx5、最終結(jié)果衰達式Ex±u(Ex)=(1.507±0.001)V6、與實驗二用箱式電位差計測量結(jié)果的相對誤差(二)UJ25箱式電位差計測干電池電動勢Ux=1.505857IZ2、不確定度由于只記錄的一次測量數(shù)據(jù)，因此不必考慮采用統(tǒng)計方法評定的A類不確定度，只考慮B類不確定度：儀器誤差(1)儀器誤差的計算由實驗原理知該實驗的儀器誤差限計算公式為直流電位差計的儀器誤差限公式，即UQ△儀=。％(4+*經(jīng)查閱相關(guān)資料，知式中Q%=0.01%,Uo=0.1V將表中數(shù)據(jù)代入上述公式，得得）=1.52XKT'v△儀得）=1.52XKT'v=8.75X10-5V(2)不確定度的合成不確定度表達式為：u(i/x)=iib((/x)=9xl0-5l/3、最終結(jié)果表達式Ux±u(Ux)=(1.50586±0.00009)1/(三)UJ25箱式電位差計測固定電阻1、實驗電路圖

未知端1未知端未知端1未知端2Rn圖6UJ25箱式電位差計測固定電阻實驗電路圖2、原始數(shù)據(jù)記錄Rn/QU1/VU1/V180.01.5068271.542214表2UJ25箱式電位差計測固定電阻原始數(shù)據(jù)記錄表3、計算Rx=Rn-Rx=Rn-=180.0XU11.5422141.506827=184.2272Q4、不確定度由于只記錄的一次測量數(shù)據(jù)，因此不必考慮采用統(tǒng)計方法評定的A類不確定度，只考慮B類不確定度：儀器誤差限（1）儀器誤差的計算由實驗原理知該實驗的儀器誤差限包括電阻箱誤差限和直流電位差計的儀器誤差①電阻箱誤差的計算由實驗1知電阻箱儀器誤差限計算公式為4儀=Wat%-Rt+Rqt將表中數(shù)據(jù)代入上述公式，得A儀(Rn)=(100xlx10"3+80x2xIO"3+0x5xIO-3+0x5xIO"2+0.020)0=0.2800△儀(Ry)u(Rn)=Ub(RiV)=F—=0.1620v3②直流電位差計誤差的計算由實驗2知直流電位差計儀器誤差限計算公式為UQ△儀=a%(〃+*實驗2中已給出q%=0.01%,Uo=0.1K將表2中數(shù)據(jù)代入上述公式，得△儀(5)=0.01%X(1.506827+興)=1516827x10-4V△儀(U1)二u(UD=%初)=廣=876X10-5v

v3Au(U2)=0.01%X(1.542214+元)=1552214X10-4VA儀(6),u((72)=%紇2)=~n=~=8.96X10-5v

v3(2)不確定度的合成不確定度表達式為:5、最終結(jié)果表達式Rx±u(Rx)=Q84.2±0.2)。

)UJ25箱式電位差計測電流表內(nèi)阻3實驗電路圖未如綃1未如綃1—未知茉2—RA加h八En圖7UJ25箱式電位差計測電流表內(nèi)阻實驗電路圖2、原始數(shù)據(jù)記錄R^/QRq/QUi/Vu,/v■10.010.00.9460140.088067表3UJ25箱式電位差計測電流表內(nèi)阻原始數(shù)據(jù)記錄表3、說明(1)電流表選擇量程為150mA(2)Ro為保護電阻，其作用為限流，防止通過電流表的電流過大對儀器造成損壞4、計算U20.088067Ra=Rn—=10.0X…=0.9309。A汛由0.9460145、不確定度由于只記錄的一次測量數(shù)據(jù)，因此不必考慮采用統(tǒng)計方法評定的A類不確

定度，只考慮B類不確定度：儀器誤差限(1)儀器誤差的計算由實驗原理知該實驗的儀器誤差限包括電阻箱誤差限和直流電位差計的儀器誤差①電阻箱誤差的計算由實驗1知電阻箱儀器誤差限計算公式為4儀=W4%.4+R。I將表中數(shù)據(jù)代入上述公式，得A(Rn)=(10x2X10-3+ox5x10-3+0x5x10-2+0.020)0=0.040QA儀(Ry)U(Rn)=Ub(RjV)==0.0230②直流電位差計誤差的計算由實驗2知直流電位差計儀器誤差限計算公式為一儀=a%(Ux+而實驗2中已給出q%=0.01%,Uo=0.1V將表2中數(shù)據(jù)代入上述公式，得△化(5)=0.01%X(0.946014+第=9.56X10-5VTOC\o"1-5"\h\z△儀(Ui),U(UD=11b(%)=L|=5.52X10-sV

v3△儀(6)=0.01%X(0.088067△儀(6)=0.01%X(0.088067+—=9.81X10-6v10/△儀(6)Au([/2)=Ub(U2)==5.67X10-6yv3(2)不確定度的合成不確定度表達式為:U(私)U(私)=0.0256、最終結(jié)果表達式Ra土u(R月)=(0.93+0.02)Q七、討論與思考(-)對實驗中結(jié)果和誤差的進一步分析1、實驗1中自組電位差計實驗中數(shù)據(jù)不重復(fù)性的不確定度的計算在實際進行自組電位差計這個實驗時，要求重復(fù)測三組數(shù)據(jù)。但在實驗后進行不確定度計算時只采用了一組數(shù)據(jù)，課本的說明為“其原因是發(fā)現(xiàn)多次測量的讀數(shù)幾乎不變，來自重復(fù)性的不確定度和其他不確定度相比，屬于可忽略的微小誤差:這里將只取一次結(jié)果產(chǎn)生的誤差及不確定度的定量計算給出并與其它不確定度進行比較。三次測量原始數(shù)據(jù)表如卜.:類別R1/QR,/Q■RJ/QR27Q示值(S')1018.51672.51507.51183.5儀器誤差限1.1051.7951.5801.320靈敏度測量(n=9div)1519.51171.5

表4H組電位差計第一組實驗數(shù)據(jù)表類別Ri/￡2&/QR17QR/Q示值此（凡）1018.51672.51506.61184.4儀器誤差限1.1051.7951.5801.320靈敏度測量（n=9div）1518.61172.4表5自組電位差計第二組實驗數(shù)據(jù)表類別Ri/QR,/Q一Rf/QR,'/Q一示值此（＜）1018.51672.51507.01184.0儀器誤差限1.1051.7951.5551.300靈敏度測量（n=9div）1519.01172.0表6自組電位差計第三組實驗數(shù)據(jù)表本實驗中進行重復(fù)測量但只取一次結(jié)果的最有RJ、RV，根據(jù)貝賽爾公式,測量結(jié)果取一次讀數(shù)⑶，故有%(R/)==0.45011X3(R2'L瓦%(R/)==0.45011X3(R2'L瓦

3-1=0.4500在實驗1數(shù)據(jù)處理中已計算出R1及R2”的B類不確定度，分別為小譚2’）=w(Ri')==0.898。A儀小譚2’）=w(Ri')==0.898。A儀(Ri)V3=0.7510在考慮A類不確定度后，有〃(&')=6a(叼)2+q(％')2=1.0050

U(/?2f)=J%(R2')2+W(R2')2=0.8760u(Exu(Ex)逢-77^=7.01X10-4Exlb(Ex)“ru(Ex)=lib(Ex)=Ex==(1.5070X7.01X10-4)V=0.00IVEx原u(Ex)為(Ex)au(Ex)=lib(Ex)=Ex==(1.5070X6.68X10-4)V=0.001V，，Ex可見在計入A類不確定度后，與原不確定度的最終結(jié)果相同通過對比得出，來自重熨性的不確定度確實比來自儀器誤差的不確定度小,但是在本實驗中實際上并未達到可忽略不計的數(shù)量級，這可能是本實驗測量精確度不夠高或電阻箱的原因。雖然通過計算最后得出的結(jié)果不確定度與原不確定度相同，但在計算過程中最好加以考慮。因此在實際試驗中應(yīng)該在理解課本知識的基礎(chǔ)上根據(jù)具體數(shù)據(jù)處理情況決定是否能夠?qū)碜灾貜?fù)性的不確定度這一不確定度分量忽略。2、實驗1中自組電位差計實驗中工作電流不恒定帶來的誤差分析在測量過程中隨測量時間的變化，誤差值隨比例變化的系統(tǒng)誤差稱為線性變化的系統(tǒng)誤差。測量電動勢時，先用電阻R1上的電壓去平衡標準電池的電動勢En，再用電阻RJ上的電壓來平衡被測量的電動勢。當檢流計工作電流恒為零時，被測電池和標準電池的電動勢之比才等于兩次平衡時相應(yīng)的電阻之比，但工作回路電流隨匚作電源放電時間而降低，不能保證工作分析出此線性變化的系統(tǒng)誤差的規(guī)律后，就可用修正方法來消除此系統(tǒng)誤差，即取與誤差數(shù)值大小相同而符號相反的值作為修正值，將實際測得值加上相應(yīng)的修正值，即可得到不包含該系統(tǒng)誤差的測量結(jié)果。此處給出計算實例(數(shù)據(jù)來自參考文獻[3])：電位差計校準以后測量時，應(yīng)用秒表計量出從校準到測量J的時間7,應(yīng)用回歸方程1=10.000-4.321X10-4r,得到電流的變化A/=-4.321X10-4AT,因此實際被測電動勢的大小為&=卜En+4.321xlO-4TR^（-）對實驗方法、實驗內(nèi)容或?qū)嶒瀮x器的改進意見與建議1、自組電位差計實驗中采用換向開關(guān)減消溫差電動勢帶來的誤差不同金屬相接觸（如焊接點、電鍵、電刷、接線端鈕等）時，將產(chǎn)生接觸電位差。當各接觸點溫度不同時，則產(chǎn)生溫差電動勢，簡稱熱電勢。對于精密電位差計，特別在被測電學(xué)量很小時，熱電勢的影響不容忽視。此外，因測量回路的熱電勢直接與被測電動勢（或電位差）相串接，其影響可以很大。在這里可以借鑒“雙電橋測低電阻”實驗中對于溫差電動勢的減消方法，根據(jù)熱電勢方向與回路電流無關(guān)的性質(zhì)，兩個電路中電流的方向是對稱的，可以用電流換向法（復(fù)測法）進行測量來消除熱電勢的影響。具體電路及說明如下：取arV、圖8自組電位差計（含換向開關(guān)）改進實驗電路圖以在代表測量回路中各處熱電勢的等效熱電勢，設(shè)其方向如圖8所示。測量時先將開關(guān)心合向“1”，調(diào)整工作電流至標準值（本實驗為1mA）o測量被測電動勢時，再將開關(guān)K。、七分別同時合向“1”和“2”。當電路達到平衡時，有Ex+et=EX1（Ko、K3均合向“1”）Ex-et=Ex2（Ko、K3均合向“2”）E*i和分別為兩次電路平衡時測得的電動勢，取兩次測量的平均值即可消除溫差電動勢的影響說明：這種改進方法只能消除恒定的熱電勢2、自組電位差計實驗中采用可測阻值的電阻絲代替電阻箱在自組電位差計這個實驗中，有一個很重要的步驟是調(diào)節(jié)兩個電阻箱的阻值使待測電動勢回路中電流為0,在這一步中需要聯(lián)調(diào)兩個電阻箱阻值使回路中電流始終恒定。但實際實驗中常常出現(xiàn)只記得調(diào)一個而忘記調(diào)另一個電阻箱的情況,這樣不僅會導(dǎo)致實驗產(chǎn)生誤差，還有可能使檢流計回路中電流過大，對儀器造成破壞。因此可以借鑒滑動變阻器的思想進行改進，設(shè)計電路圖及實驗思路如下：圖9利用電阻絲代替電阻箱實驗電路圖口］如圖9所示，取一根電阻足夠大且電阻率、直徑、總長度等參數(shù)已知的均勻電阻絲代替兩個電阻箱串聯(lián)在工作回路中。J為標準電動勢，&為待測電動勢。先將開關(guān)Kg撥至1端，調(diào)節(jié)ab間距離使檢流計示數(shù)為0,記下此時ab間距離dlo再將開關(guān)Ko撥至2端，再次調(diào)節(jié)ab間距離使檢流計G1示數(shù)為0,記下此時ab間距離或。則由補償原理知E,=*同時利用該實驗電路圖還可以測量待測干電池內(nèi)阻。思路為：測出待測電池電動勢后，合上開關(guān)K,使待測干電池和電阻R構(gòu)成回路，設(shè)此時并聯(lián)在治兩端的端電壓為〃，電流表Gi示數(shù)為Io再次使用補償法分別記下開關(guān)及撥至1和2時使檢流計Gi示數(shù)為0的ab間距離的和內(nèi),。則由補償原理知Ex-Ux_UxR》內(nèi)REx—UxEx—UxR，內(nèi)=—^=『rR3、利用UJ25型電位差計校正電壓表個人認為利用UJ25型電位差計實驗測量干電池電動勢、測量定值電阻和測量電流表內(nèi)阻這三個實驗重復(fù)性較大，對于鍛煉設(shè)計實驗和電路的能力稍顯欠缺,因此此處給出一種替代設(shè)計實驗方案：利用UJ25型電位差計校正電壓表，具體電路圖及步驟如下：圖10利用UJ25型電位差計校正電壓表實驗電路圖UJ25型直流電位差計可測得的最大電壓為2.000000V,但圖10中電壓表的量程是10V,可設(shè)定R2/((Rl+R2))=l/5。這樣，電位差計測得的電壓冉乘以5,就是加在電壓表上的電壓。移動R的滑動端，選取不同的電壓值，就可以達到校正電壓表的目的。對于量程小于2V的電壓表，將圖12中的R1換成導(dǎo)線就可，校正電壓表的做法同上。這個實驗器材要求不高，但實驗設(shè)計和完成具有一定難度，要考慮如何測量超出電位差計量程的大電壓，具有一定難度，對于實驗設(shè)計能力和動手能力都有一定的鍛煉價值。(三)實驗中經(jīng)驗教訓(xùn)的總結(jié)1、在自組電位差計實驗中，十分關(guān)鍵的一步是按照電路圖準確快速地連接實物。我在實驗時之所以得以全班第一個完成，得益于詳盡細致的課前預(yù)習(xí)。在做實驗之前應(yīng)該講整個實驗的流程步驟和電路圖大致記清楚，對整個實驗有一個整體把握。在連線時我的方法是從電源正極出發(fā)，按照電路圖的連線方式將課本上的電路和元件和實物一一對應(yīng)，找準正負極后依次連接。連線時最好選擇相同的線，這樣可以方便后續(xù)實驗的區(qū)分和檢查電路連線是否正確：正負極接口處要確保連接牢固可靠，以防止由于接觸不良而使得接觸電阻增大，增大實驗誤差。電表量程也要選擇正確。另外，在連接線路時電源確保處于斷開狀態(tài)，在檢查電路接線無誤后方可合上開關(guān)通電。2、對于檢流計靈敏度的選擇，應(yīng)該綜合考慮電流不穩(wěn)定帶來的波動對觀測實驗現(xiàn)象造成的干擾和試驗進度。如果選擇量程過大，很可能細調(diào)檢流計時指針擺動幅度過小或不擺動，造成回路中電流為零的錯覺，導(dǎo)致實驗準確度下降。如果選擇量程過小，電流計過于靈敏，電流受外界影響較大，觀察到的現(xiàn)象是指針左右來回擺動，不易穩(wěn)定。這種情況會導(dǎo)致對示零位置判斷不準確，同樣會影響實驗觀測，降低試驗準確度。經(jīng)試驗，粗調(diào)時檢流計選擇1網(wǎng)較為合適，精調(diào)時選擇10n4或30相較為合適，在確保試驗準確度的前提下指針能夠穩(wěn)定在某條刻線上。3、在使用檢流計的過程中，用制動按鈕使檢流計快速止動，要選取其在大概的平衡位置.附近，否則，在松開制動按鈕后，因指針要偏向到當前的平衡位置，可能會使指針因擺動角度過大從而造成儀器損壞。4、在調(diào)節(jié)電位差計時可以預(yù)估一下大致范圍，記清楚旋轉(zhuǎn)方向和阻值變化之間的關(guān)系，兩個電阻箱聯(lián)調(diào)時保證和阻值不改變。掌握這些實驗要求和小技巧都可以使調(diào)節(jié)示零更輕松。八、實驗感想（-）實驗后的感想、收獲、體會、意見或建議門組電位差計實驗和UJ25直流電位差計實驗是我在大學(xué)階段做的第一個電學(xué)實驗。個人認為，電學(xué)實驗的重點和難點在于明白實驗原理、電路圖和正確連接實驗電路。而想要做好這些，需要除了課前需要認真做好預(yù)習(xí)工作，將課本上相關(guān)實驗原理、電路圖和實驗步驟等有一個大致的認識，而不是僅僅將課本上的文字“搬運”到預(yù)習(xí)報告上，這樣才能在老師講課時有的放欠，著重掌握預(yù)習(xí)時覺得有困難的部分，為順利進行實驗打下良好的基礎(chǔ)。課堂上一定要認真聽老師講實驗原理、實驗步驟和各種電學(xué)元器件的使用方法，做到心中有數(shù)，從容不迫按步驟進行實驗。做好了些，電學(xué)實驗相當于成功了一大半。此外，準確讀數(shù)也是保證試驗結(jié)果準確性的一個重要方面。在本次實驗中我對電位差計這種精確測量電壓值的電學(xué)儀器和其采用的補償原理有了一個較為全面的了解。補償法簡單來說是對于一段具有一定電壓的電