實(shí)驗(yàn)五 用箱式電位差計(jì)校準(zhǔn)電表

PAGEPAGE1實(shí)驗(yàn)五用箱式電位差計(jì)校準(zhǔn)電表【實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟆?.了解箱式電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)和原理；2.學(xué)會(huì)正確使用箱式電位差計(jì)；3.運(yùn)用箱式電位差計(jì)校準(zhǔn)電表?！緦?shí)驗(yàn)儀器】UJ33a型攜帶式(箱式)直流電位差計(jì)，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?shí)驗(yàn)原理】電表經(jīng)長(zhǎng)期使用和保存，各元件參數(shù)就會(huì)發(fā)生變化(如電阻老化，磁性減弱，金屬部分銹蝕等)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分(主要是軸尖和軸承)會(huì)發(fā)生磨損。如果保存條件不善(如受潮)，使用不當(dāng)(如過(guò)負(fù)荷，運(yùn)輸受震等)都會(huì)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(shí)際上就不合使用要求，因此，對(duì)電表必須進(jìn)行定期檢查，對(duì)誤差大者要及時(shí)檢修，對(duì)誤差小者可以校準(zhǔn)后使用。在實(shí)驗(yàn)室通常用箱式電位差計(jì)來(lái)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(jì)是用來(lái)精確測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)或電壓的專門(mén)儀器。它能給出準(zhǔn)確可變電壓,并采用電勢(shì)比較法依據(jù)補(bǔ)償原理制成。箱式電位差計(jì)的原理電路圖如圖5-1所示，與教材的滑線式電位差計(jì)的原理電路圖略有不同。測(cè)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(dòng)勢(shì)ES，此時(shí)工作電流便準(zhǔn)確地等圖5-1圖5-2于3mA。如將開(kāi)關(guān)K打向右邊，檢流計(jì)G便指零。上述步驟稱為校對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)”。測(cè)量時(shí)，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(cè)電壓值UX，這時(shí)UX＝IR。如將開(kāi)關(guān)K打向左邊，檢流計(jì)指零。從而可由已知R的阻值大小來(lái)反映UX數(shù)值?！緦?shí)驗(yàn)儀器描述】1.面板介紹本實(shí)驗(yàn)所用UJ33a型電位差計(jì)是一種攜帶式直流電位差計(jì)，它所需工作電源和標(biāo)準(zhǔn)電池均裝在箱內(nèi)，無(wú)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(cè)量接線柱；②倍率開(kāi)關(guān)K1；③檢流計(jì)調(diào)零旋鈕；④“測(cè)量-輸出”開(kāi)關(guān)K3；⑤扳鍵開(kāi)關(guān)K2；⑥工作電流調(diào)節(jié)變阻器(粗、微)；⑦步進(jìn)盤(pán)；⑧滑線讀數(shù)盤(pán)；⑨晶體管放大檢流計(jì)。2.使用方法測(cè)量未知電壓UX打開(kāi)箱蓋,觀察電位差計(jì)面板,了解各旋鈕的作用。倍率開(kāi)關(guān)從“斷”旋到所需倍率，此時(shí)電源接通，2分鐘后調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕，使檢流計(jì)指針指零。被測(cè)電壓(電動(dòng)勢(shì))按極性接入“未知”接線柱，“測(cè)量-輸出”開(kāi)關(guān)放置于“測(cè)量”位置，扳鍵開(kāi)關(guān)扳向“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)節(jié)“粗”、“微”旋鈕，直到檢流計(jì)指零。扳鍵開(kāi)關(guān)扳向“未知”，調(diào)節(jié)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ測(cè)量盤(pán)，使檢流計(jì)指零，被測(cè)電壓(電動(dòng)勢(shì))值為已調(diào)節(jié)的測(cè)量讀數(shù)盤(pán)示值之和與倍率乘積。即UX＝(Ⅰ盤(pán)讀數(shù)×10+Ⅱ盤(pán)讀數(shù)×1+Ⅲ盤(pán)讀數(shù)×0.1)×倍率測(cè)量過(guò)程中，隨著電池消耗，工作電流會(huì)變化。所以在連續(xù)使用時(shí)經(jīng)常要校對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)”，以提高測(cè)量精確度。(2)作訊號(hào)(電壓)輸出按上述步驟，在對(duì)好“標(biāo)準(zhǔn)”后，將“測(cè)量-輸出”開(kāi)關(guān)旋到“輸出”位置(即檢流計(jì)短路)。選擇“倍率”及調(diào)節(jié)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ測(cè)量盤(pán)，扳鍵放置在“未知”位置，此時(shí)“未知”端鈕的二端輸出電壓值就是倍率與測(cè)量示值的乘積。使用完畢，“倍率”開(kāi)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(zhǎng)期不使用，將干電池取出。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】1.校準(zhǔn)電壓表取一個(gè)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(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)電壓表的刻度值。測(cè)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(shí)記錄電壓表的示值U和電位差計(jì)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(jí)?！苍O(shè)儀表的等級(jí)為a，儀表的最大絕對(duì)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(diǎn)連結(jié)成的折線。考慮到校準(zhǔn)工作，在計(jì)算ΔU時(shí)應(yīng)多取一位有效數(shù)字，即保留到小數(shù)點(diǎn)后第三位，否則無(wú)法體現(xiàn)校準(zhǔn)本身的精確性。2.校準(zhǔn)電流表取一個(gè)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(diǎn)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(shí)，用電位差計(jì)測(cè)出RS的電壓US，則流過(guò)RS的電流為IS=US/RS。由于電位差計(jì)對(duì)電路無(wú)分流作用，所以IS為實(shí)際流過(guò)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(jí)。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?shí)驗(yàn)數(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(jí)。【思考題】1.電位差