实验44电位差计校准电表 一、实验目的 1、了解补偿法测电动势的原理 2、常握电位差计测电动势的使用方法 3、学习用电位差计校准电表的方法 二、实验原理 电位差计是电子测量中直接用来精斋测量电动势或电位差的仪器。也可用来间接测量电 流、电阻和校准各种精密电表，有者广泛的用途。 电位差计是根据补偿原理将被测电动势与准确已知的标准电动势相比较而工作的。 1、补偿原理 定的电源具有一定的电动势，如果直接用伏特计接在电源的两极，测出来的将不是电 动势，而是端电压，因为这时电路中有电流通过，根据全电路欧姆定律有： 即 E,=V+1.r V=E,-I.r 图1补偿法原理图 式中r为电源内阻，V是伏特计的指示值，显然只有在待测电路中没有电流通过的条件 下，测得的电源两极之间的端电压才是电源的电动势的准确值。利用补偿法可以满足这种条 件。其原理如图1所示。图中E、是被测电动势，E是可调节电动势大小的标准电源。两个 电源通过检流计G对接在一起。调节电动势E的大小，使回路中检流计指针指示为零（即 回路电流为零)，则E,与E的电动势大小相等，则有E,= 此时称电路达到平衡。知道了半衡状态下E,的大小，就可以确定被测电动势E,的值了 这种测定电源电动势的方法叫补偿法。利用补偿法制成的测量电位差（或电动势）的仪器就 叫做电位差计。 2、电位差计的工作原理 电位差计的原理线路图2所示。其中E,为标准电池，、为被测电源，E是工作电源， G是检流计。山工作电源E,电阻R、R及R串联组成的电路称 为辅助电路(R一R,一R 一E)。调节R可改变电路的工作电流。使用电位差计可分两个步骤。 (1)校准工作电流 根据标准电池E,的电动势调节工作电流，将开关K骨于“1”位置，则E,G,R形成 补偿电路(E一K一G一R一E,),调节R。使辅助电路的工作电流【为某值时，使R两端的 电压与标准电池的电动势E,相补偿，检流计G中无电池通过，此时有E=R,即辅助回路 (E一R一R一R一E)中的电流I达标准化，1= R. (2)测量未知电动势
将开关K合在“2”位置，此时待测电动势为E,检流计G与R上的R段构成待测补 偿电路(E、一R,一G一K一E,),当调节电阻R上的C点位置再次使检流计G指针指零，此 时有 (1) 这甲的电流I就是前面经过标准化的工作电流，从上式可知，如果E、R均为准确已知 值，则被测电动势E,的大小，在电流标准化的基础上，在电阻为R的位置上可以直接标出 与R对应的电 (电压)值。也就是说 ,调节R的值使检流计指示为零时，电位差 达到半衡。这时即为被测电动势（电压）的测量值。 在测量过程中，为了避免工作电源E不稳定所造成的影响。在每次测量前，必须用上 述校准电路标准工作流后，才能进行测量。 用由差计利量由位差（或由动热）的优点是 (1)准确度 因其电阻R,R,和校准电池都很准确，检流计灵敏度高，电源稳定 故可以作为标准仪器来校准电表。 (2)灵敏度高，可小电压 (3)内阻高，不影响待测电路，因为用伏特计测量电位差时，总要从被测电路上分出 一部分电流，从而改变被测电路的工作状态，伏特计内阻越低，这种影响就越大。而用电位 差计测量时，补偿回路中电流为零，故可测出电源电动势。 (4)能测出一切直接电学量（可转化为电压来测》 三、实验仪器 U31型电位差计，标准电池，标准电阻，滑线变阻器，检流计，直流稳压电源，甲电 池，微安表，开关等 1、标电池 标准电池是用求一镉电醇液化学溶液配制而成，而极为求和镉求齐，其电动势很稳定， 但随温度略有变化，在室温为20℃时，电动势为E201.0186V 在共它温度下共电动势可按下式（我国部颁标准）计算： E,=E0-[39.9t-20)+0.929t-202-0.0090t-203+0.00006t-20×10V 使用标准电池应注 下面两点 (1)标准电池不能作电源使用，不允许通过的电流大于几微安，严格禁止用伏特表直 接测量标准电池端电压，杏则将使电动势下降，失士标准值。 (2)山于标准电池是化学溶液配制而成，因此不能倾斜或震动，更不可倒置，否则会 使中池内部结构受到波坏 2、U31型电位差计 这是一种低电势直流电位差计，其面板如图3所示。各端钮、旋钮及读数盘的用法说明 下： (1)接线端钮有5组，分别接标准电池(“标准”端钮)，检流计(“检流计”端钮)， 电位差计工作电源(“5.7-6.4”端钮)以及待测电压(“未知1”，“未知2”端组钮)，两组未 知端钮可相继测未知电压（或电动势）
R E 图2电位差计原理图 (2)可变电阻“R”分为“粗”、“中”、“细”用来调节辅助电路的工作电流（即标准 电流 (3)“R”为标准电池电动势的补偿电阻。电于标准电池电动势随温度有微小变化，为 保证电位差计中有固定的工作电流，在实验时，调节R来补偿不同温度时的电动势的大小。 (4)“K,”为最程转换开关，是用火改变测最回路中电流的。当K,指在“X1”时，和 量范围为0-17.1mv,分度值为1V(游标可指示0.1V):当K,指在“X10”时，测量花 围为0-171mV,分度值为10uV(游标可指示到1uV),K1位于“×1”与“×10”的中间 “断”位，即切断工作电源。 (5)“K:”为测量转换开关。当标准工作电流时，将K,指在“标准”位置，进行测量 时将K,指在“未知1”或“未知2”位臀 (6)电阻R上的Rx段的电压是山3个读数转盘(、Ⅱ、Ⅲ)的示值读得的。当调 节测量盘使测量回路中Rx间的电压与被测电动势补偿时，3个测量盘上所指示的读数之和 即为被测电动势或电位差，测量盘()旁装有游标A,以提高读数精度。 (7)“K”为3个按键开关“相”、“细”，“短路”，当按下检流计时回路才接通。不论 标准工作电流或测量电压时，必须应先按“粗”健（检流计串接一只保护电阻，防止电流过 大)R。(或R,)使检流计指针接近零点。然后耳按“细”键，再调R。(或R)使检流计 指针指 为零点不别 才算调好电位差计的平衡。如果检流计指针有制烈摆动或个停的晃动 可在零点附近时按“短路”键使它停止晃动（用跃接法）。 四、实验步骤 用由若计校准：微安表 (I)按图4连接实验测量线路。图中E为电源(1.5V甲电池)，R阳和R为分压器和 限流器的调节变阻器，用以调节微安表的电流值，开始时，两个变阻器的滑动端都要置于安 全位置（哪一端？）R、是标准电阻，山电位差计测出Rw两端的电位差V、,可知回路的电 流I=R ,与微安表的电流值读数相比较，其差值(【一、)即为微安表在电流值的绝对 误差，而（一）为该点的标准值 (2)将电位差计的测量转换旋卸K,骨于“断”，量程转换旋钮K胃于“×1”档（或 “×10”档，要视被测电压大小而定)，分别接上标准电池，检流计，工作电流和被测电压
88998w9a ®胞® 10vx0xa教 中经 未知来如 O⊙回4 是日妇品分×分1×001毫状 1.5y 图331型电位差计面板 图4实验测量线路图 表1测量数据表 R (2) 微安表电流示值（μA) 20 40 60 80 100 1 标准由阳R上 电压VN(mV) 平均 标准电流值1、（念，(u4 (3)根据温度修正公式计算出标准电池的电动势E,的值，调补偿电阻R的示值为此 值。经指导教师检查线路后，接通电源。 (4)校准工作电流：先源准检流计的机械零点后，将K旋全“标准”档，调R和 R:为适当位置，按 K“粗”按键，调节R、R ,R使检流计指针 按键，用R精确调节检流计指零，注意出现检流计烈震动或震动过快，松开“积”或“细” 用跃接法按“短路”键使检流计指针回复到零后再继续调节。 (S)进行测量：把K2旋全“未知1”（或“未知2”），根据标准电阻R的大小和通过 的电流值估算出电压值，确定K,是晋“X1”或“X10”的档。合上开关，调节R,和R 使微安表指示为20A,按下K“朝”调节测量盘【、Ⅱ、Ⅲ，使检流计指针指零，再按K 细”，精确调节测量登Ⅲ使检流计稳定在零点，此时测量盘【、Ⅱ、Ⅲ的读数之和乘 相应的倍率即为被测的Rw上的电压VN。 (6)调节RH和RA使微安表依次为40,60,80,100μA,测出标准电阻RN上相应的 电压V一系列值，山100uA遂次耳降为80,60.40.20μA。测出相应的电压值（测量 步骤同(5)，将测量数据填入表1。 五、数据处理 人、记录藏系镜入表中，山式，一是计笑出枚的电流值 表1测量数据表 RN ( 2、山测得的数据，计算微安表的各校准刻度的标准值△【，以微安表的示值【为横坐标， 校准值△I为纵坐标，m出△I校正曲线。 3、计算误差。在温度为15-25℃时电位差计仪器的允许基本误差为A≤a%W+b,式
中a为准确度级别，V为测量盘示值，b为常数，其值与量程准确度级别有关。U31型电 位差计的a=0.05,b=1.3×10V(“×10”档)或b=1.3x10V(“×1”档)分别计算出不 同V、测量误差 六、思考题 1.使用电位差计必须先接通辅助回路，然后再接补偿回路，断电时须先断开补偿回路， 再断开辅助回路，为什么？ 2.为什么 电位差计可以准确地测出动势？ 3.用电位差计测量电动势，接通电路后，将转换开关倒向“标准”电池Es或未知电池 E,时，无论怎样调节也不能使检流计为零，只向一个方向偏转，试分析有哪些可能原因？ 实验45太阳能电池基本特性测定实验 太阳能是 中辐射能，清洁，无污染，对太阳能的充分利用可以解决人类山趋增长的能 源需求向题。目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。利用太阳能发电目前有两 种方法，一是利用热能产生蒸汽驱动发电机发电，二是太阳能电池。太阳能能量巨大，因此， 世界各国都分重视对太阳能电池的研究和利用。 太阳能巾池(sar又称光电池或光生伏特电池，是一种能够将光能直接转换成巾能的 件也化尖公结及商事影浅主超珍 寻体材料的太阳能电池。其中最受重视，应用最 广泛的是硅 电池。太阳能电池应用广泛，除了用于人造卫里和航空航天领域之外，还已应用于许多民用 领域，太阳能电站、太阳能电话通讯系统、太阳能卫星地面接收站、太阳能微波中继站、 太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能手表、太阳能手机、太阳能计算机等。本 实验主要探时太阳能电池的结构、工作原理及其电学和光学方面的基本特性。 实验目的 了解太阳能电池的基本结构和基本原理 2.理解太阳能电池的基本特性和主要参数，学挥测量太阳能电池的基本特性和主要参数 的基本原理和基本方法。 3。测定太阳能由池的开路由压、短路由流、最住负栽中阻、填东因子等主要基本参数. 分析太阳能电池的伏安特性 光照特性、负载特性 二、实验原理 1,太阳能电池的基本结构与工作原理 太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应，简言之， 就是当物体受到光照时，物体内的屯荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。 当太阳光或其他光照射半导体PN结时， PN结两端会产生电压，称为光生电动势。在 各种半导体光电池中，硅光电池具有光谱响 泡围觉、性能冠 、线性响应好、使用寿命 转换效率较高、时高温辐射、光灵敏度与人眼灵敏度相近等优点，在光电技术、自动控制、 计量检测、光能利用等许多领域都被广泛应用。我们知道，物质的原子是山原子核和电子所 组成的。原子核带正电，电子带负电，电子按照一定的轨道绕原子核旋转，每个原子的外层 由子都有固定的置，并原子核的束，当们在从来能量的发下，到太阻业射 时，就会摆脱原子核的束缚而成为自山电子，同时有 的地方留出 个空位，即半导 学中所谓的“空穴”。山于电子带负电，按照电中性原理，这个空穴就表现为带正电。电子利 空穴就是单品硅中可以运动的电荷，即所谓的“载流子”。果在硅品体中掺入能够俘获电子 的三价杂质元素，就构成了空穴型半导体，筒称P型半导体。如果掺入能够释放电子的五 价杂质元素，就够成了电子型半导体，简称、型半导体。把这两种半导体结合在一起，山于