电位计 百科内容来自于: 百度百科

特点

亦称电势差计、 电位计。根据被测电压和已知电压相互补偿 (即平衡)的原理制成的高精度测量电位差的仪器。与电压表相比的主要优点是测量时不需要待测电路供给电流,因而不影响待测电路,可准确测出电源电动势。一般有转柄式和滑线式两种。
由于采用电位补偿的方法, 因此测量精度高。避免了由于电源内阻产生的误差, 在没有电流通过电源的情况下测量它的路端电压, 极大地提高了精确度和灵敏度 [1]  
补偿方法的特点是不从测量对象中支取电流,因而不干扰被测量的数值,测量结果准确可靠,电位差计用途很广,配以 标准电池标准电阻等器具,不仅能在对准确度要求很高的场合测量 电动势、电势差(电压)、电流、电阻等电学量,而且配合以各种换能器,还可用于温度、位移等非电量的测量和控制。

原理

当没有电流流过时,电池的正负极间的电势差等于电池的电动势。如有电流流过,因在 电池内阻上有一定 电压降(用电压表测量电池两极间的电压,就是这种情形),这时测得的不再是 电池电动势,而只能称作端电压。若能在无电流流过时进行测量,就可直接测量电动势了。补偿法就是这样一种方法。
电位差计分交流和直流两种,在生产和科研中广泛使用。例如生产半导体材料和 元件时,常用铂—铂铑合金组成的温差电偶测 量炉温,而温差电动势的变化只有几十微伏,不 宜用电压表测量,一般都要用电位差计。电位差计还被用来准确测量电流和电阻。交流电位差计可用于磁性测量。 [2]  

分类

电位差计的种类很多, 常见的有板式和箱式电位差计 [1]   。板式电位差 计具 有结 构简单 、 直观 , 便 于 分 析讨论等优点,但它的电阻丝不可能完全均匀,长度也不十分准确,存在一定的测量误差,且体积大,使用不便 ,箱式电位差计克服板式电位差计的缺点,准确度更高、更为实用。 [3]  
相同点:
  1. 两种电位差计的构想原理都是电路补偿原理;
  2. 在测量过程中,都不需要测出线路中电流的大小;
  3. 当完全补偿时,测量回路与被测量回路间无电流流过,无须从被测电路中取用电流;
  4. 测量的准确度都是依赖于标准电池 E3 、补偿电阻R和 R x以及工作电流的稳定性。
由于两种电位差计在制作上有所不同,因此,使用所达到的准确度和应用范围也有所不同,不同点:
  1. 箱式电位差计中电阻均采用锰铜合金线,以双线无感绕制,并经人工老化和精确调整, 阻值稳定,而板式电位差计的电阻则是用镍铬合金制作;
  2. 箱式电位差计可以测量直流电压 ( 或电动势 ),对各种直流毫伏表及电子电位差计进行刻度校正,板式电位差计可用于粗测电源电动势,结构直观,易于了解原理构件。 [3]  

早期研究

在19世纪40年代初,已经知道了测量电动势的方法,但当时只是以电动势恒定为根本的假设,另外当时多数的测量使用的是 伽伐尼电池,它严重地受到极化的影响,所以测量中很难得到一致的结果。在 1860 年 Clark 发明了锌——汞标准电池,这个电池的电压在 15℃时是 1.435v,它的温度系数大约是温度每升高 1℃,电压变化 0.0008v,这对以前使用的伽伐尼电池是一个相当大的改进。不久 Clark 发表了与这个新的标准电池一起使用的装置的详细情况,并将它命名为“电子电位计”,此装置如图6所示。
法国科学家 J.S.Heari Pellat 克服平衡电流仍然要流过标准电池支路的缺陷,图7是他设计的电位计电路。 Pellat 没有把他的标准电池放在一个独立的支路上,而是和电流计串联,接入了选择开关。利用这个开关标准电池就可以从电路中移走,再并上未知电压替代它。通过直滑线的电流最先由变阻器 R 调整,以 1 000 分度去平衡一个Clark 标准电池,这样就能够在平衡时以标准电池的千分度来直接读取。
大约在 1889 年,德国科学家 Feussner 设计了使用能准确到 0.1%的高电阻的电位差计,在那个时代这是一个令人钦佩的数据,如图8所示。在这个装置中改用了滑动导线,而且使用了有标度的锰铜电阻。
1893 年英国科学家制造了第一台商业性的电位差计,电位差计的整个尺寸缩小到大约 1m,由于有一个选择开关和 n 对触点大大减化了仪器的操作。这台仪器的电路如图9所示。他们把电位差计的电阻线分成 15 份,将 14 份绕成一个螺旋线,剩下那部分作为滑线本身。那个螺旋线被分成 14 部分,每一部分很准确地与滑线电阻匹配。以这种方式,由导线的非均匀性导致的误差以及由于滑动接触在它上面的磨损效果所产生的误差都在很大程度上减少了。 两个电流调节电阻串联在电位差计电路中,一个作为粗调,另一个作为细调,依此标准化的平衡就可以迅速而准确地完成。 [4]  
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- 来自原声例句
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