用箱式電勢差計校準(zhǔn)電表實驗方案

1、用箱式電勢差計校準(zhǔn)電表實驗方案2009-10-10 22:21:25|分類： 默認分類 |標(biāo)簽： |字號大中小訂閱 實驗?zāi)康模?、 了解箱式電勢差計的結(jié)構(gòu)和原理2、 掌握電勢差計的使用3、 利用電勢差計校準(zhǔn)電壓表、電流表4、 測量電勢差計的靈敏度實驗器材：箱式電勢差計、標(biāo)準(zhǔn)電阻、滑線變阻器、待校準(zhǔn)電流表、待校準(zhǔn)電壓表、直流電源、電阻箱、導(dǎo)線等。實驗原理：箱式電勢差計是用來精確測量電池電動勢或電勢差的專門儀器，如圖8-1所示，由工作電源E、電阻RAB、限流電阻RP構(gòu)成一測量電路，其中有穩(wěn)定而準(zhǔn)確的電流I0；電源EX和檢測電流計G組成的一種補償電路，調(diào)切P點使G中電流為零，AP間電壓為VAP，則E

2、X=VAP而VAP=RAPI0(RAP為A、P間電阻)，所以EX= RAPI0 （1）即當(dāng)測量電路的電阻與電流已知時，可得EX之值，如將EX改用標(biāo)準(zhǔn)電池ES，可得ES= RSI0，或 ，代入式（8-1）得 (2)通過滑線變阻器P點的調(diào)節(jié)，進行二次電壓比較，取平衡時的RAP和RS值，根據(jù)（2）式可求得待測電壓EX的電動勢。 1、箱式電勢差計的工作電流與電壓值標(biāo)度如圖8-2，將圖8-1中的電阻RAB改為相同電阻R的串聯(lián)電路。設(shè)計儀器時先規(guī)定儀器的工作電流I0，其次按 確定R的精確值，這樣制作的電勢差計其a、b、c各點和A點電勢差精確為0.1V、0.2V、0.3V(即準(zhǔn)確可變的電勢差)，因此可將這些

3、電壓值標(biāo)在a、b、c各點處。箱式電勢差計面板上的電壓值標(biāo)度就是按照此原理進行的。使用此標(biāo)度的電勢差計去測量，可如圖8-3，移動P點當(dāng)檢流計G中電流為零時，則P點處的示值將等于電動勢EX之值。2、標(biāo)準(zhǔn)電池與工作電流的校準(zhǔn)圖8-4的電路是在圖8-2的電路中加入用標(biāo)準(zhǔn)電池ES監(jiān)控電流的校準(zhǔn)電阻RS。例如20時所用飽和式標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢為1.01859V，則在設(shè)計時使用RS在EK間阻值 ，并在K點處標(biāo)以1.01859V，以后每在20使用此儀器時，先將K移至1.01859V處，調(diào)節(jié)限流電阻RP，當(dāng)檢流計讀數(shù)為零時，測量電路中的電流即等于設(shè)計的工作電流I0。3、用電勢差計測量電動勢(或電壓)、電阻及電流箱

4、式電勢差計的原理如圖8-5所示，待測電池的兩極或待測電勢差的二點接到X1、X2，圖中的雙刀雙擲開關(guān)S1倒向右側(cè)，測檢流計和校準(zhǔn)電路聯(lián)接，S1倒向左側(cè)則檢流計和被測電路聯(lián)接。 電池電動勢或AB電熱差時，可如圖8-6聯(lián)接。測回路的電流，如圖8-6(b)。當(dāng)R為標(biāo)準(zhǔn)電阻時，測出其兩端的電壓UAB，則電流I, (3)電阻的測量如圖8-7，將待測電阻RX和標(biāo)準(zhǔn)電池RS串聯(lián)在一電路中，分別測量其兩端的電壓UAB、UBC，由于回路中電流一定，所以即 （4）圖中的開關(guān)K1是為了AB、BC測量轉(zhuǎn)換用的，有此電勢差計將此開關(guān)K1裝在電勢差計中的箱中。4、電勢差計靈敏度、準(zhǔn)確度等級及基本誤差當(dāng)電勢差計平衡時。從面板

5、上可讀出被測電動勢之值EX，如果這時移動P點使面板值改變 ，平衡被破壞，檢流計相應(yīng)地發(fā)生一偏轉(zhuǎn)，則電勢差計的靈敏度SP定義為如果測得電勢差計靈敏度SP，則根據(jù)檢流計刻度的分辨值 ，求出靈敏度引入的誤差 為 。顯然，SP越大由靈敏度引入的誤差越小。電勢差計的允許基本誤差Elim按下式計算 ，式中為準(zhǔn)確度等級，Ux為標(biāo)度盤示值，Un為基準(zhǔn)值(V)，是該量程中10的最高整數(shù)冪。5、標(biāo)準(zhǔn)電阻 標(biāo)準(zhǔn)電阻是電阻的標(biāo)準(zhǔn)量具。 標(biāo)準(zhǔn)電阻是用錳銅條制成的。其結(jié)構(gòu)是在絕緣的圓形骨架上面繞以絕緣錳銅線而成。為了減少錳銅線的電感，采用雙線繞法，這樣雖然電容量增大，但對直流電的測量沒有影響。 標(biāo)準(zhǔn)電阻有非密封式和密封式

6、兩種。非密封式的外殼可以是封閉的或是穿孔的，其散熱性能好，受外界影響差，適用于低電阻大功率的標(biāo)準(zhǔn)電阻。密封式的外殼內(nèi)需灌滿不含水份、純凈的變壓器油，它能隔離溫度和腐蝕性氣體等對電阻的影響，穩(wěn)定性好，散熱性差，適用于高阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻。 低阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻為了減少接線電阻和接觸電阻的影響，具有兩對接線端鈕，其中較粗的一對用以接入電路通以電流，稱電流接頭；較細的一對用以作測量線圈上電壓的引線，稱電壓接頭。標(biāo)準(zhǔn)電阻證書上標(biāo)明的電阻指的是電壓接頭這兩端的電阻。電壓接頭應(yīng)在電流接頭內(nèi)。實驗內(nèi)容：1、校準(zhǔn)工作電流查出室溫下標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢，扭轉(zhuǎn)RS使之符合此值。2、用電位差計校準(zhǔn)電壓表 + 電勢差計 -RMR

7、SCBA圖2校正電壓表電路圖電路圖如圖2所示，對實驗室指定的電壓表進行校正，要在電壓表的全量程中，從小到大選1015點進行，既用電壓表和電位差計同時逐點測量。V設(shè)對同一電壓U，電壓表讀數(shù)為U，電位差計讀數(shù)為Up，找出|U-Up|的最大值，并用以確定電壓表的等級。以U為橫坐標(biāo)，U-Up為縱坐標(biāo)作誤差圖線，注意用折線聯(lián)結(jié)相鄰各點，因為各點的誤差有獨立性3、用電位差計校準(zhǔn)電流安表+電勢差計-電路圖如圖3所示，用直流電位差計測量電流，需要一個標(biāo)準(zhǔn)電阻接入被測電流的回路。標(biāo)準(zhǔn)電阻的電流端接到電流回路，兩電位端按電源極性接到電位差計的“未知端”接線柱上。如圖三所示。這時用電位差計測量標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn上的電壓降

8、Un，就可以算出電流I。RCRSmAI= （3）圖3校正電流表電路圖BA用電位差計校準(zhǔn)毫安表，只要將被校準(zhǔn)的毫安表和一標(biāo)準(zhǔn)電阻一起接入工作回路，測量通過標(biāo)準(zhǔn)電阻的電流也就是通過毫安表的電流，比較毫安表的讀數(shù)與校準(zhǔn)值，便完成校準(zhǔn)任務(wù)。 4、測量電勢差計靈敏度。其中: 控制電路為分壓電路和制流電路相結(jié)合實驗步驟：1、 觀察并認識電勢差計各旋鈕的作用 校正電勢差計的工作電流 計算電勢差計各擋的量限2、電位差計的校準(zhǔn)。將開關(guān)“倍率K1”由斷旋到所需位置（本實驗最好先調(diào)至“0.1”，電流超過“0.1”的滿量程時，用“1、或5”），開關(guān)“K3”旋向測量，旋動“調(diào)零”電位器，使檢流計指針指零。然后將“K2”

9、扳向標(biāo)準(zhǔn)，旋動“工作電流調(diào)節(jié)”旋鈕，使指針指零。3、 校正電壓表(連好如圖2所示的電路圖)對實驗室指定的電壓表進行校正，要在電壓表的全量程中，從小到大選10-15點進行，即用電壓表和電勢差計同時逐點測量。設(shè)對同一電壓，電壓表讀數(shù)為U，電勢差計讀數(shù)為U ,找出 的最大值，用以確定電壓表的等級。以U為橫坐標(biāo)，U-U 為縱坐標(biāo)作誤差曲線，注意用折線聯(lián)結(jié)相鄰之點，因為各點的誤差有獨立性。4、 校正電流表（連好如圖3所示的電路圖）具體要求和步驟和電壓表校正相同。5、測量電勢差計靈敏度。使左右各自偏轉(zhuǎn)10個分格，讀出檢流計的示數(shù)，并記錄。實驗數(shù)據(jù)記錄表：表一 電壓表（1.5v）校準(zhǔn)實驗數(shù)據(jù)表記錄人：王麗君

10、 2008.12.03次數(shù)電壓表電勢差計（正向）電勢差計（反向）電勢差計（平均）10.000 v0.000 mv0.010 mv0.005 mv20.001 v6.190 mv6.221 mv6.2055 mv30.002 v12.050 mv12.120 mv12.085 mv40.003 v18.448 mv18.520 mv 18.349 mv50.004 v27.794 mv24.955 mv24.8745 mv60.005 v31.962 mv31.010 mv31.489 mv70.006 v37.400 mv37.348 mv37.374 mv80.007 v43.651 mv4

11、3.452 mv43.5965 mv90.008 v50.005 mv50.100 mv50.0525 mv100.009 v55.851 mv56.000 mv55.9255 mv111.000 v62.200 mv62.351 mv62.2755 mv121.100 v68.540 mv68.560 mv68.55 mv131.200 v74.445 mv74.463 mv74.454 mv141.300 v81.000 mv81.051 mv81.0255 mv151.400 v87.500 mv87.350 mv87.425 mv161.500 v93.725 mv93.730 mv9

12、3.7275 mv表二 電流表（7.5mA）校準(zhǔn)實驗記錄人：王麗君 2008.12.03次數(shù)電流表電勢差計（正向）電勢差計（反向）電勢差計（平均）10.000 mA0.004 mv 0.006 mv0.005 mv20.500 mA6.514 mv6.632 mv6.5685 mv31.000 mA13.023 mv13.034 mv13.0285 mv41.500 mA19.540 mv19.443 mv19.4915 mv 52.000 mA26.130 mv26.137 mv26.1335 mv62.500 mA32.603 mv32.568 mv32.5855 mv73.000 mA3

13、9.021 mv39.021 mv39.0095 mv83.500 mA45.553 mv45.553 mv45.578 mv94.000 mA52.132 mv52.24 mv52.186 mv104.500 mA58.647 mv58.687 mv58.667 mv115.000 mA65.232 mv65.246 mv65.239 mv125.500 mA70.988 mv71.023 mv71.0055 mv136.000 mA78.038 mv78.34 mv78.189 mv146.500 mA 84.632 mv84.783 mv84.7075 mv157.000 mA91.10

14、4 mv91.307 mv91.2055 mv167.500 mA97.675 mv97.468 mv97.5715 mv 表三：電勢差計靈敏度記錄人：王麗君 2008.12.03123平均值每一格檢流計左偏十格0.148 mv 0.150 mv0.150 mv0.1493 mv0.01493 mv檢流計右偏十格-0.147 mv-0.150 mv-0.150 mv-0.149 mv-0.0149 mv按照上表三中所示，下數(shù)據(jù)得：電勢差計的靈敏度： 至此得電勢差計的靈敏度 =67.1141靈敏度引入的誤差 = 按照上表一中所得的測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理如下： 表三：電壓表校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理2008.12

15、.03U（mv）Us（mv）Us（v）Up（v）U-Up（v）|U-Up|（v）0.0000.0050.0.-0.0.0.1006.20550.0.0990.0.0.20012.0850.0.1930.0.0.30018.3490.0.2940.0.0.40024.87450.0.3980.0.0.50031.4860.0.504-0.003730.003730.60037.3470.0.5980.0.0.70043.59650.049650.6940.0.0.80050.005250.0.801-0.000760.000760.90055.92550.0.8950.0.1.00062.275

16、50.0.9960.0.1.10068.550.068551.0970.0.1.20074.4540.1.1910.0.1.30081.02550.1.2960.0.1.40087.4250.1.3970.0.1.50093.72750.1.4990.0.以U為橫坐標(biāo)，U-U 為縱坐標(biāo)作誤差曲線，用Origin軟件可畫出如下圖型，注意用折線聯(lián)結(jié)相鄰之點，因為各點的誤差有獨立性。如下圖所示： 從誤差曲線圖中可以看出 |U-Up|的最大值為： 0.最大引用的誤差為： 至此可以估算該電壓表的等級為：1.0級按照上表二中所得的測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理如下： 表四：電流表校正數(shù)據(jù)處理 記錄人：王麗君 200

17、8.12.03I（mA）U p（mv）Is（mA）I-Ip （mA）| I-Ip | （mA）0.0000.0050.00384-0.0.0.5006.56850.-0.0.1.00013.02851.-0.0.1.50019.49151.0.0.2.00026.13352.-0.0.2.50032.58552.5465-0.0.3.00039.00952.0.0.3.50045.5783.-0.0.4.00052.1864.-0.0.4.50058.6674.-0.0.5.00065.2395.-0.0.5.50071.00555.0.0.6.00078.1896.-0.0.6.50084.

18、70756.-0.0.7.00091.20557.-0.0.7.50097.57157.-0.0.以I為橫軸I-Ip為縱軸作出電流表的校正誤差曲線，用折線連接，用Origin軟件可畫出如下圖形：從上圖可以看出| I-Ip |的最大值為：0.0422所以相對誤差： = 100= =0.732%最大引用誤差： = 100=0.5627%所以該電流表的的最大引用誤差表示其準(zhǔn)確度 = 那么可表示該電流表的等級為：（ ）即：1.0級實驗結(jié)果分析討論： 通過對電表的校正結(jié)果可以對待校正的電表進行估算其等級，在誤差允許的范圍內(nèi)從電勢差讀出的數(shù)值經(jīng)計算可以近似為該電表的標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)。從誤差曲線圖中可以看出該電表的讀數(shù)值與實際值存在很大的差異；該誤差主要來源于系統(tǒng)本身存在誤差、讀數(shù)引入誤差。在平時用電表測量的讀數(shù)一般與實際值有很大的差異，等級越低的電表其測量值與實際值差異越大。在誤差允許的范圍內(nèi)本實驗所用的電勢差計的靈敏度比較好。注意事項：選用標(biāo)準(zhǔn)電阻時應(yīng)注意：（1）通過標(biāo)準(zhǔn)電阻的電流應(yīng)小于額定電流。 （2）標(biāo)準(zhǔn)電阻上產(chǎn)生的電壓降應(yīng)不超過電位差計的測量上限，但電位差計的第