箱式电位差计的工作原理--补偿原理

1841年，J.C.波根多尔夫提出一种补偿方法使被测电压Ex与大小已知且可调的另一电压（称为补偿电压或标准电压）按相同极性对接,调节标准电阻器R 使检流计G指零,则对接的两根导线中没有电流,此时Ex被补偿，Ex与补偿电压相等：Ex=IR,已知电流I和电阻R 即可求得Ex。

补偿原理：我们可能经常会将电压表并联到电池的两端测量其电动势（如图20－1所示）。但是，电池具有一定的内阻，根据欧姆定律， 此时电表的读数只是电池的端电压U=EX－Ir，而不是电池的电动势EX。只有当I=0时，才有U=EX。也就是说仅当流过电池内部的电流为零时，测得的 电池两端的电压才是电池的电动势。因此，若要测量一个未知电池的电动势，必须使得电池内部无电流通过，同时测出电池两端的电压。

实际的电位差计就是根据补偿原理构成的，它的基本电路原理如图所示。

图中由电源E，变阻器R和精密电阻Rab组成的回路EabRE替代，此回路称辅助回路或工作回路。ES和EX分别是 标准电池和待测电池，回路EXcdGEX或EScdGES称做补偿回路。当辅助回路中有一恒定的标准电流I0通过时，将在电阻Rab上产生均匀的电位差。电位差Ucd将由两滑动头c、d间的电阻Rcd的大小决定，Ucd＝I0Rcd，改变c、d两点的位置，即得到不同大小的Ucd，它相当于图20－2中的E0。由于I0是预先选定不变的，因此，在不同的c、d位置上，不标Rcd的值，而是根据I0的大小，直接标出电压Ucd的读数。测量时，用K将EX接入补偿回路，调节Rcd的大小，使回路得到补偿，这时电位差计上标出的电压值就是待测电动势的值EX。