大学物理实验报告
专业班级：
姓名:
学号：
成绩：
电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。
在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。
本实验通过用电位差计对电阻的测定，掌握电位差计的使用。
【实验目的】
1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。
2.能用电位差计测定电阻率。
3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。
【试验原理】 1.补偿原理
在图1所示的电路中，E X 是待测电源。
0E 是电动势可调的电源，E X 与0
E 通过检流计并联在一起。
调节0E 的大小，当检流计不偏转，即电路中没有电流时，两个电源的电动势大小相等，互为补偿，即E X =0E ，电路达到平衡。
若已知平衡状态下0E 的大小，就可以确定E X ，这种测定电源电动势的方法，叫做补偿法。
2．电位差的工作计原理
用电压表测量电源电动势EX ，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r ，在电源内部不可避免地存在电位降I r ，因而电压表的指示值只是电源端电压（U =EX -I r ）的大小，它小于电动势。
显然，只有当I=0时，电源的端电压U 才等于电动势EX 。
电位差计就是应用补偿法的原理将待测电动势与标准电势进行比较而进行测量的。
其原理如下图所示，它由两个回路组成，上部为工作回路，下部为补偿回路。
当有一恒定的工作电流I 流过电阻R 时，改变滑动头C 、D 的位置，就能改变C 、D 间的电位差V CD 的大小，测量时把滑动头C 、D 两端的电压V CD 引出与未知电动势进行比较。
先接通1k ，电流经过AB ，在电阻丝上产生电压降落IR 如果接通2k 可能出现3种情况：
（1）x E >CD U 时，G 中有自右向左的电流；
图3 UJ-31型电位差计面板示意图
【试验仪器】
UJ-31型直流低电势电位差计、A219型直流检流计、BC9а型饱和标准电池、游标卡尺、螺旋测微器、干电池盒（带干电池）、导线、带测电阻丝、电阻实验板等。
【实验内容】 1. 电位差计的调整
（1） 参照图3连接电路，调节检流计的零点。
（2） 调节工作电流。
将转换开关S 旋转到“标准”位置。
“
”旋钮指示到1.0186V （此值为标准电池室温20℃时电动势
值）。
打开稳压电源，使工作电压处于6V 。
将电位差计按钮“粗”按下，调节使检流计指示到“零”
位置，松开“粗”按钮，按下“细”按钮，调节再次使检流计指示到“零”位置，此时表示工
作电流调整好。
2测量电阻丝电阻值.
（1） 按图4的线路接线。
已知Rx=5.1Ω取Ra:Rb=1000:1。
将P 置于“1”位置。
（2）重新校准工作电流。
（3）测量电阻电压。
将S 旋钮指示到“未知1”档，依次调整读数盘I 、II 、III 使电路处于被偿状态，读数盘I 、II 、III 指示的数值之和为Rx 上的电压Ux 。
然后将S 旋钮指示到“未知2”位置，测得电阻Rs 上的电压Us 。
计算Rx 公式为：
R X =
s s
x
R U U （6） （4）重复步骤（2）、（3），测量六次。
将数据记录在表格中。
图4 测量线路
由于电阻测量采用两个电压降之比，因此，只要在电位差计工作电流不变的情况下，可以不必用标准
从“未知1”转换到“未知2”时检流计开电池来校准电位差计的工作电流。
在测量时，测量转换开关K
1
应放在“断”的位置，防止检流计受到冲击。
关K
2
（5）用游标卡尺测量电阻丝长度，用螺旋测微器测量电阻丝直径，将测量数据记录在表格中。
【数据处理】
次数 1 2 3 4 5 Ux未知1电压（v）
Us未知2电压（v）
Φ电阻丝直径（mm）
L电阻丝长度（cm）
未知电阻不确定度公式
令
电阻丝的直径不确定度计算
电阻丝电阻率不确定度计算
【注意事项】
（1）UJ-31型电位差计量程为17.1mV和171mV待测电压一定要在它们的量程内。
（2）在测量过程中，其工作条件可能发生变化（如电压E不稳定等），为了保证回路中电流保持不变，每次测量都要对工作电流重新校准。
（3）测量中所有电源及电池正负极不能接错，否则补偿回路不可能调到补偿状态。
（4）标准电池使用时不可以接错正负极，严禁短路，流经标准电池的电流不能大于A 不能用电压表去测量其电动势。
（5）在测量电阻丝的电阻的时候一定要使其两端接入电路，不要折叠，否则不能准确测得电阻率。
【思考题】
1.电位差计是利用什么原理制成的？
2.实验中，若发现检流计总是偏向一边，无法调平衡，试分析可能的原因有哪些？
3.如果任你选择一个阻值已知的标准电阻，能否用电位差计测量一个未知电阻？试写出测量原理，绘出测量电路图。