电位与电压测定实验方法

1.训练目的

（1）明确电位和电压的概念，验证电路中电位的相对性和电压的绝对性。

（2）掌握电路电位图的绘制方法。

2.原理说明

1）电位与电压的测量

在一个确定的闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变化，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点的选择而改变。据此性质，我们可用一只电压表测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压。

2）电路电位图的绘制

在直角平面坐标系中，以电路中的电位值为纵坐标，电路中各点位置（电阻）为横坐标，将测量到的各点电位在该坐标平面中标出，并把标出点按顺序用直线相连接，就可得到电路的电位变化图。每一段直线段即表示两点间电位的变化情况，直线的斜率表示电流的大小。对于一个闭合回路，其电位变化图形是封闭的折线。

以图2-2-1（a）所示电路为例，若电位参考点选为A 点，选回路电流I 的方向为顺时针（或逆时针）方向，则从A 点出发，沿顺时针方向绕行绘制出的电位图如图2-2-1（b）所示。

图2-2-1　电路电位图的绘制

（1）置A 点为坐标原点，其电位为0。

（2）自A 至B 的电阻为R3，在横坐标上按比例取线段R3，得B 点，根据电流绕行方向可知B 点电位应为负值，VB＝－IR3，即B 点电位比A 点低，故从B 点沿纵坐标负方向取线段IR3，得B′点。

（3）由B到C为电压源E1，其内阻可忽略不计，则在横坐标上C、B两点重合，由B到C电位升高值为E1，即VC－VB＝E1，则从B′点沿纵坐标正方向按比例取线段E1，得点C′，即线段B′C′＝E1。

依此类推，可做出完整的电位变化图。

由于电路中的电位参考点可任意选定，对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。在做电位图或测量时必须正确区分电位和电压的高低，按照惯例，应先选取回路电流的方向，以该方向上的电压降为正。所以，在用电压表测量时，若仪表指针正向偏转，则说明电表正极的电位高于负极的电位。

3.训练设备

（1）可调直流稳压电源（0～30 V）。

（2）万用表。

（3）直流数字毫安表。

（4）直流数字电压表。

（5）二极管。(www.xing528.com)

（6）稳压管。

（7）白炽灯。

（8）线性电阻器（1 kΩ/1 W）。

4.训练内容

训练线路如图2-2-2所示。

图2-2-2　训练线路

（1）以图2-2-2中的A点作为电位参考点，分别测量B、C、D、E及F各点的电位值V及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，数据记入表2-2-1中。

（2）以D点作为参考点，重复训练内容（1）的步骤，测得数据记入表2-2-1中。

表2-2-1　电位与电压的测量

5.训练注意事项

（1）训练线路板系多个训练通用，本次训练中不使用电流插头和插座，以及带故障的钮子开关都需置于“断”位置。

（2）测量电位时，用指针式电压表或用数字直流电压表测量时，用黑色负表笔接电位参考点，用红色正表笔接被测各点，若指针正向偏转或显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位）； 若指针反向偏转或显示负值，此时应调换万用表的表笔，然后读出数值，读数时在电位值之前应加一负号（表明该点电位低于参考点电位）。

（3）恒压源读数以接负载后为准。

6.思考题

训练电路中若以F 点为电位参考点，各点的电位值将如何变化？若令E 点作为电位参考点，请问此时各点的电位值应有何变化？

7.训练报告内容

（1）根据测量数据，在坐标纸上绘制两个电位参考点的电位图形。

（2）完成数据表格中的计算，对误差做必要的分析。

（3）总结电位相对性和电压绝对性的原理。

（4）写出心得体会及其他。