實驗五 用箱式電位差計校準電表

PAGEPAGE1實驗五用箱式電位差計校準電表【實驗目的要求】1.了解箱式電位差計的結構和原理；2.學會正確使用箱式電位差計；3.運用箱式電位差計校準電表?！緦嶒瀮x器】UJ33a型攜帶式(箱式)直流電位差計，待校準電表，滑線變阻器，標準電池，標準電阻，電阻箱，直流穩(wěn)壓電源，導線等。【實驗原理】電表經長期使用和保存，各元件參數就會發(fā)生變化(如電阻老化，磁性減弱，金屬部分銹蝕等)，轉動部分(主要是軸尖和軸承)會發(fā)生磨損。如果保存條件不善(如受潮)，使用不當(如過負荷，運輸受震等)都會損壞電表特性。其準確度將降低，特別是在刻度讀數產生相當大的偏差的情況下，實際上就不合使用要求，因此，對電表必須進行定期檢查，對誤差大者要及時檢修，對誤差小者可以校準后使用。在實驗室通常用箱式電位差計來加以校準，從而作出校準曲線，以消除誤差。箱式電位差計是用來精確測量電池電動勢或電壓的專門儀器。它能給出準確可變電壓,并采用電勢比較法依據補償原理制成。箱式電位差計的原理電路圖如圖5-1所示，與教材的滑線式電位差計的原理電路圖略有不同。測量前，調節(jié)變阻器RP，使工作電流I在標準電阻RS上產生的電壓降等于標準電池電動勢ES，此時工作電流便準確地等圖5-1圖5-2于3mA。如將開關K打向右邊，檢流計G便指零。上述步驟稱為校對“標準”。測量時，調節(jié)變阻器RP，使其工作電流3mA產生的電壓降等于被測電壓值UX，這時UX＝IR。如將開關K打向左邊，檢流計指零。從而可由已知R的阻值大小來反映UX數值?！緦嶒瀮x器描述】1.面板介紹本實驗所用UJ33a型電位差計是一種攜帶式直流電位差計，它所需工作電源和標準電池均裝在箱內，無須外接，其面板配置如圖5-2所示。各部分名稱如下：①未知測量接線柱；②倍率開關K1；③檢流計調零旋鈕；④“測量-輸出”開關K3；⑤扳鍵開關K2；⑥工作電流調節(jié)變阻器(粗、微)；⑦步進盤；⑧滑線讀數盤；⑨晶體管放大檢流計。2.使用方法測量未知電壓UX打開箱蓋,觀察電位差計面板,了解各旋鈕的作用。倍率開關從“斷”旋到所需倍率，此時電源接通，2分鐘后調節(jié)“調零”旋鈕，使檢流計指針指零。被測電壓(電動勢)按極性接入“未知”接線柱，“測量-輸出”開關放置于“測量”位置，扳鍵開關扳向“標準”，調節(jié)“粗”、“微”旋鈕，直到檢流計指零。扳鍵開關扳向“未知”，調節(jié)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ測量盤，使檢流計指零，被測電壓(電動勢)值為已調節(jié)的測量讀數盤示值之和與倍率乘積。即UX＝(Ⅰ盤讀數×10+Ⅱ盤讀數×1+Ⅲ盤讀數×0.1)×倍率測量過程中，隨著電池消耗，工作電流會變化。所以在連續(xù)使用時經常要校對“標準”，以提高測量精確度。(2)作訊號(電壓)輸出按上述步驟，在對好“標準”后，將“測量-輸出”開關旋到“輸出”位置(即檢流計短路)。選擇“倍率”及調節(jié)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ測量盤，扳鍵放置在“未知”位置，此時“未知”端鈕的二端輸出電壓值就是倍率與測量示值的乘積。使用完畢，“倍率”開關放置在“斷”位置，以免兩組內附干電池無謂放電。若長期不使用，將干電池取出?！緦嶒瀮热菁安襟E】1.校準電壓表取一個有1V量程的電壓表，把電壓表全量程10等份，從大到小選10點進行校準電壓表的刻度值。測量電路圖如圖5-3所示，V為待校電壓表，調節(jié)分壓輸出,同時記錄電壓表的示值U和電位差計的示值UX，則ΔU＝|U–UX|，并找出ΔU的最大值，以便確定電壓表的等級。〔設儀表的等級為a，儀表的最大絕對誤差為Δxmax，儀表的上限值為Xmax，則a％＝(Δxmax/Xmax)×100％〕圖5-3(3)以U為橫坐標，以ΔU為縱坐標，作出ΔU～U曲線即為電壓表校準曲線,也稱為誤差曲線。注意校準曲線應是一條由各數據點連結成的折線?？紤]到校準工作，在計算ΔU時應多取一位有效數字，即保留到小數點后第三位，否則無法體現校準本身的精確性。2.校準電流表取一個有100mA量程的電流表，把電流表全量程10等份，從大到小選10點進行校準電流表的刻度值。(2)圖5-4中,將待校電流表A與標準電阻RS串聯，當電流表示值為I時，用電位差計測出RS的電壓US，則流過RS的電流為IS=US/RS。由于電位差計對電路無分流作用，所以IS為實際流過電流表的電流，則ΔI＝|I-IS|，并找出ΔI的最大值，以便確定電流表的等級。圖5-4(3)以I為橫坐標，以ΔI為縱坐標，作出ΔI～I曲線即為電流表校準曲線?！緦嶒灁祿涗浖疤幚怼縩12345678910U(V)UX(V)ΔU(V)I(mA)IS(mA)ΔI(mA)由上表的數據分別作出電壓表和電流表的校準曲線，并確定它們的等級?！舅伎碱}】1.電位差