實驗五 用箱式電位差計校準(zhǔn)電表

PAGEPAGE1實驗五用箱式電位差計校準(zhǔn)電表【實驗?zāi)康囊蟆?.了解箱式電位差計的結(jié)構(gòu)和原理；2.學(xué)會正確使用箱式電位差計；3.運用箱式電位差計校準(zhǔn)電表?！緦嶒瀮x器】UJ33a型攜帶式(箱式)直流電位差計，待校準(zhǔn)電表，滑線變阻器，標(biāo)準(zhǔn)電池，標(biāo)準(zhǔn)電阻，電阻箱，直流穩(wěn)壓電源，導(dǎo)線等?！緦嶒炘怼侩姳斫?jīng)長期使用和保存，各元件參數(shù)就會發(fā)生變化(如電阻老化，磁性減弱，金屬部分銹蝕等)，轉(zhuǎn)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(dāng)(如過負(fù)荷，運輸受震等)都會損壞電表特性。其準(zhǔn)確度將降低，特別是在刻度讀數(shù)產(chǎn)生相當(dāng)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(jìn)行定期檢查，對誤差大者要及時檢修，對誤差小者可以校準(zhǔn)后使用。在實驗室通常用箱式電位差計來加以校準(zhǔn)，從而作出校準(zhǔn)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(zhǔn)確可變電壓,并采用電勢比較法依據(jù)補(bǔ)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(diào)節(jié)變阻器RP，使工作電流I在標(biāo)準(zhǔn)電阻RS上產(chǎn)生的電壓降等于標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢ES，此時工作電流便準(zhǔn)確地等圖5-1圖5-2于3mA。如將開關(guān)K打向右邊，檢流計G便指零。上述步驟稱為校對“標(biāo)準(zhǔn)”。測量時，調(diào)節(jié)變阻器RP，使其工作電流3mA產(chǎn)生的電壓降等于被測電壓值UX，這時UX＝IR。如將開關(guān)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)電池均裝在箱內(nèi)，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(guān)K1；③檢流計調(diào)零旋鈕；④“測量-輸出”開關(guān)K3；⑤扳鍵開關(guān)K2；⑥工作電流調(diào)節(jié)變阻器(粗、微)；⑦步進(jìn)盤；⑧滑線讀數(shù)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(guān)從“斷”旋到所需倍率，此時電源接通，2分鐘后調(diào)節(jié)“調(diào)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(guān)放置于“測量”位置，扳鍵開關(guān)扳向“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)節(jié)“粗”、“微”旋鈕，直到檢流計指零。扳鍵開關(guān)扳向“未知”，調(diào)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(diào)節(jié)的測量讀數(shù)盤示值之和與倍率乘積。即UX＝(Ⅰ盤讀數(shù)×10+Ⅱ盤讀數(shù)×1+Ⅲ盤讀數(shù)×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(jīng)常要校對“標(biāo)準(zhǔn)”，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(biāo)準(zhǔn)”后，將“測量-輸出”開關(guān)旋到“輸出”位置(即檢流計短路)。選擇“倍率”及調(diào)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(guān)放置在“斷”位置，以免兩組內(nèi)附干電池?zé)o謂放電。若長期不使用，將干電池取出?！緦嶒瀮?nèi)容及步驟】1.校準(zhǔn)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(jìn)行校準(zhǔn)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(diào)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?！苍O(shè)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(biāo)，以ΔU為縱坐標(biāo)，作出ΔU～U曲線即為電壓表校準(zhǔn)曲線,也稱為誤差曲線。注意校準(zhǔn)曲線應(yīng)是一條由各數(shù)據(jù)點連結(jié)成的折線。考慮到校準(zhǔn)工作，在計算ΔU時應(yīng)多取一位有效數(shù)字，即保留到小數(shù)點后第三位，否則無法體現(xiàn)校準(zhǔn)本身的精確性。2.校準(zhǔn)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(jìn)行校準(zhǔn)電流表的刻度值。(2)圖5-4中,將待校電流表A與標(biāo)準(zhǔn)電阻RS串聯(lián)，當(dāng)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(biāo)，以ΔI為縱坐標(biāo)，作出ΔI～I(xiàn)曲線即為電流表校準(zhǔn)曲線?！緦嶒灁?shù)據(jù)記錄及處理】n12345678910U(V)UX(V)ΔU(V)I(mA)IS(mA)ΔI(mA)由上表的數(shù)據(jù)分別作出電壓表和電流表的校準(zhǔn)曲線，并確定它們的等級?！舅伎碱}】1.電位差