表頭參數(shù)的測定

評分：大學(xué)物理實驗設(shè)計性實驗實驗報告實驗題目： 表頭參數(shù)的測定班 級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：實驗日期： 年月日實驗13表頭參數(shù)的測定實驗課題及任務(wù)《表頭參數(shù)的測定》實驗課題任務(wù)是：電流表、電壓表和歐姆表等在電學(xué)測量中被廣泛使用。它們都有一個共同部件“表頭”，表頭實際上就是“靈敏的直Rg

、量程Ig

和等級是描述表頭的三個重要參數(shù)。學(xué)習(xí)表頭參數(shù)測定對生產(chǎn)和應(yīng)用都有重要的意義。用箱式電位差計測量表頭的參數(shù)。參數(shù)的測定》的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實驗原理和理論計算公式，研究測量方法，寫出實驗內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計的方案，進行實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實驗結(jié)果，寫出完整的實驗報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實驗報告。設(shè)計要求⑴通過查找資料，并到實驗室了解所用儀器的實物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實驗的實驗原理。⑵設(shè)計用箱式電位差計測量表頭參數(shù)的附加電路，簡述測量方法、原理及公式。⑶擬定實驗步驟及數(shù)據(jù)記錄表格。⑷測量有關(guān)數(shù)據(jù)，作出校準(zhǔn)曲線，計算測量結(jié)果。實驗儀器UJ36箱式電位差計、電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電阻、待測表頭實驗提示⑴用電位差計測電流表的內(nèi)阻RRs

是待測電流表內(nèi)阻，請自行設(shè)計一電路，用電位差計分別測出電壓Ug

與U ，求出R。s g⑵用電位差計校準(zhǔn)電流表RRs

上的電壓Us

，則流過Rs

中電流的實際值為

I Us0 Rs再從電流表上讀出電流指示值I，與I 進行比較，其差值III 稱為電流表0 0指示值的誤差。找出所測值中的最大誤差I(lǐng)mI

，按下式確定電流表級別。 m100量限等級，必須比較校準(zhǔn)的電表的級別高。⑶表頭量程的測量2Rs壓值U 可得I 。max g

上的電⑷箱式電位差計的操作程序很嚴(yán)密，在實際操作時盡可能預(yù)置測量值，在擬定實驗步驟或?qū)嶒灧椒〞r應(yīng)予考慮。學(xué)時分配14提交整體設(shè)計方案時間2~3要求用紙質(zhì)版(電子版用電子郵件發(fā)送到指導(dǎo)教師的電子郵箱里)供教師修改。Is/mA00.10Is/mA00.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00Us/(上)mV2.0018.0333.5548.3461.9077.7692.15107.76122.10137.62152.84(下)mVUs/Us/2.7719.3433.1449.1663.3578.3493.35109.15123.00139.19152.73原始數(shù)據(jù)平均值表一平均值測量值測量次數(shù)12345Ug/mV101.85101.63103.12104.76104.17Us/mVRs=101.42101.40102.63103.50103.47表二I/mA表三測量次數(shù)12345平均值Umax/mV152.75153.10153.15152.85153.11教師簽名：表頭參數(shù)的測定實驗?zāi)康模?、了解箱式電位差計的使用原理，并掌握其使用方法。2、學(xué)會用電位差計測電表內(nèi)阻及計校準(zhǔn)電流表，測出表頭參數(shù)。3、掌握表頭量程的測量方法。實驗儀器：UJ36箱式電位差計、電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電阻、待測表頭實驗原理：1、箱式電位差計測電流表的內(nèi)阻UJ36（或者電動勢和對各種直流毫伏表及電子行測量。箱式電位差計的使用原理本儀器是采用補償法原理，使被測量電動勢（或電壓）與恒定的標(biāo)準(zhǔn)電動勢相互比較，是一種高精度測量電動勢的方法，其原理如圖1所示。KRp，RN上的電壓降補償。所以：E IRN N

（1）RN

和R的電流，稱之為電位差計的工作電流。由（1）式得：IENRN

（2）工作電流調(diào)節(jié)好以后，將KQQRRQ。RQ上的端電壓降補償。所以：由（2）式代入（3）式得：

EX=IRQ (3)E RE N Q

(4)X RN從（4）式可以看出，用電位差計測量電動勢（或電壓）1)RQRN的比值即可。吸取功率。ENRQ與RN之比值的準(zhǔn)確性和工作電流穩(wěn)定性所決定。補償法原理2ExEsEx>EsEx<EsEx=Es，ExEsEx得電池內(nèi)部電流為零，就可以測出Ex，并且Ex＝Es.在物理實驗中，測量過程常常不可避免地出現(xiàn)一些改變實驗系統(tǒng)原來狀態(tài)或能量分布的消極影響，如果能有目的地補充一些條件或能量，以抵消那些影響，使系統(tǒng)保持原來狀態(tài)(或理論規(guī)定狀態(tài))的實驗方法稱為補償法。圖2用電位差計測電流表的內(nèi)阻3RRs

是待測電流表內(nèi)阻，用電位差計分別測出電壓Ug

與U，s由于兩電阻處于同一回路，故電流相等，得：UsUgRs Rg所以內(nèi)阻R＝UgRsg Us圖3 圖42、用電位差計校準(zhǔn)電流表R為標(biāo)準(zhǔn)電阻，用電位差計可測出Rs

上的電壓Us

，如圖4。則流過R中s電流的實際值為

I Us0 Rs再從電流表上讀出電流指示值I，與I 進行比較，其差值III 稱為電流表0 0指示值的誤差。調(diào)節(jié)滑動電阻Rp

得到不同的I及Us

，做出校正曲線。找出所測值中的最大誤差I(lǐng)m

，按下式確定電流表級別。I m100量限等級，必須比較校準(zhǔn)的電表的級別高。3、表頭量程的測量4Rp

使待校電表慢慢的偏轉(zhuǎn)至滿刻度處，再用電位差計測出標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs的電壓Us。多次測量取其平均值Umax則由IsUmax/RsIgIsIgIg即為表頭滿偏電流（表頭量程。4、使用方法如圖5是電位差計的面板圖。將被測“未知”的電壓（或電動勢）接在未知的兩個接線柱上。流計放大器電源，３分鐘以后調(diào)節(jié)檢流計指零。將扳健開關(guān)扳向“標(biāo)準(zhǔn)”調(diào)節(jié)多圈變阻器，使檢流計指零。將扳鍵開關(guān)，扳向“未知次指零，未知電壓按下式表示：Ｕx＝（步進盤度數(shù)＋滑線盤度數(shù)）×倍率“G1”1指向“G0.2“時,電位計處于×0.2圖5實驗步驟：1、用電位差計測電流表的內(nèi)阻33V，變阻器調(diào)到阻值最大處，閉合開關(guān)。

為150Ω。將滑動sRp

使電流表指針指在量程約2/3處，用電位差計分別測出U 與g

。保持滑動電阻阻值不變，重復(fù)測量5次并記錄數(shù)據(jù)。sRg表達式。

U Rg

/U Rs

及不確定度URg

，寫出結(jié)果2、用電位差計校準(zhǔn)電流表按圖4連接好電路。在電表的量程內(nèi)選擇11個點,使電流表回路的電流單調(diào)上升和下降各一次，并記錄電流表讀數(shù)Ig

。同時在每個點處分別記下電位差計讀值,將兩次讀數(shù)的平均值作Us，求出IsUs/Rs;，計算出各校正點的差值IIg

I,畫出校正曲線,找出所測值中的最大誤差I(lǐng)s

Im

100/量限確定電流表級別。3、表頭量程的測量4Rp

使電表指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度處，用電位差計多次測量R上的電壓值U 記錄數(shù)據(jù)并取其平均值U 則由I U /R，x max max s max s又I Ig

，可得Ig

。此時Ig

即為表頭滿偏電流（表頭量程。Is/mAUs/(上)Is/mAUs/(上)mV(下)mVUs/I/mAUs/數(shù)據(jù)表格測量值1測量值12測量次數(shù)345平均值Ug/mV101.85101.63103.12104.76104.17103.11Us/Rs=mV150101.42101.40102.63103.50103.47102.48表二00.100.200.300.400.500.600.700.800.901.002.0018.0333.5548.3461.9077.7692.15107.76122.10137.62152.842.7719.3433.1449.1663.3578.3493.35109.15123.00139.17152.732.3818.6833.3448.7562.6278.0592.75108.46122.55138.4152.78-0.016-0.024-0.022-0.025-0.017-0.020-0.018-0.023-0.017-0.022-0.018表三測量次數(shù)12345平均值Umax/mV152.75153.10153.15152.85153.11152.99數(shù)據(jù)處理（1）Ug

101.85101.63103.12104.76104.175101.42101.40102.63103.50103.47U s 5

102.48mVR UgRs103.12150

150.92g U 102.48s相對不確定度1515i11515i1Ugig)21103.11)2103.11)24Ug Ug(103.12103.11)2(104.76103.11)2(104.17103.11)2]1.380mV1515i11515i1U)2sis1102.48)2102.48)24Us Us102.48)2102.48)2102.48)2]3u u3Ug

0.1mV則S 2uUgS 2uUg2Ug1.3802(0.1)23Ug

1.38mVS 2u2S 2u21.0412(0.1)23Us Us Us

1.04mV由 R UgRs 得g UslnRglnRslnUglnUs(1)2U2(1)2U2(1)2U2UUgUUsgs(1103.12)21.382(1102.48)21.042

0.017RgU 0.017R 0.017150.942.56Rg g00則 R 2.56) U 0.01700g r（2）由Us

Us(上

Us(下) 有2U 2.002.772.38mV， Us1 2 s

18.0319.3418.68mV，233.5533.14U s3 261.9063.35U s5 2

33.34mV， Us62.62mV， Us6

48.3449.16277.7678.342

48.75mV，78.05mV，92.1593.35U s7 2

92.75mV， Us8

107.76109.152

108.46mV，Us9Us11

122.10123.002152.84152.732

122.55mV， 152.78mV。

s10

137.62139.192

138.40mV，又II Ig s

I g

Us，則RsI 01

2.38150

0.016mA， I2

0.1018.68150

0.024mA，I 0.2033.343 150

0.022mA， I4

0.30

48.75150

0.025mA，I 0.4062.625 150

0.017mA， I6

0.5078.05150

0.020mA，I 0.6092.757 150

0.018mA， I8

0.70108.46150

0.023mA，I 0.80122.559 150I 1.00152.7811 150

0.017mA， I100.018mA。

0.90138.40150

0.022mA，則有Im

0.025mA，所以

0.0251002.51.00表頭等級為2.5，校正曲線如下：校正曲線校正曲線0-0.00500.10.20.30.40.50.60.70.80.91Ix/mA1.1-0.01-0.015-0.02-0.025-0.03（3）U

max

152.75153.10153.15152.85153.11152.99mV5則I I

U

152.991.020mAg s Rs又

150SU

151151i1U)2maximax1[(152.75152.99)2(153.10152.99)241.002.5003(153.15152.99)2(152.85152.99)2(153.11152.99)1.002.5003uUmax

inst

0.