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1、电位差计校准电流表一、实验目的1. 理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。2. 掌握使用电位差计校准电表的方法。3. 学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。三实验仪器：学生式电位差计，标准电池，稳压电源，可变电阻器箱两台，待校准电 流表(20mA)，标准电阻Rs。四、实验原理：1、电位补偿原理如图是将被测电动势的电源Ex与一已知电动势的电源E “ + ”端对“ + ”O端，“-”端对“-”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G”，若两电源电动势不相等，即ExfE回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势OE可调并已知，那么改变E的大小，使电路满足E=E，则回路中没有电流，OOX
2、 0检流计指示为零，这时待测电动势E得到己知电动势E的完全补偿。可以XO根据已知电动势值E定出E,这种方法叫补偿法。我们知道，用电压表测量OX电压时，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态， 用补偿法测电压时，补偿电路中没有电流，所以不影响被测电路的状态。这 是补偿测量法最大的优点和特点。2、电位差计按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。由上述补偿原理可知，采用补偿法测量电动势对E应有两点要求：（1）可调。能使E和OOE补偿。（2）精确。能方便而准确地读出补偿电压E大小，数值要稳定。是XO实现补偿法测电动势的原理线路，即电位差计的原理图。采用精密电阻Rab 组成分
3、压器，再用电压稳定的电源E和限流电阻R串联后向它供电。只要Rcd 和丨数值精确，则图中虚线内cd之间的电压即为精确的可调补偿电压E，OOE和E组成的回路cdGE称为补偿回路。OXX学生式电位差计内部结构:学生式电位差计实物图:3、电位差计的标准Es要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值丨，必须对电位差计O进行校准。方法如图所示。E是已知的标准电动势，根据它的大小，取cdS间电阻为R，使R二E/I，将开关K倒向E，调节R使检流计指针无偏转， cdcd S 0S电路达到补偿，这时I满足关系丨二E/R，由于已知的E、R都相当准确，00 S cdS cd所以I就被精确地校准到标准值，要注意测量时R
4、不可再调，否则工作电流0不再等于I。04、电流表的校准+ IJ IJ 电位差计图5-20-4电位差计校正电流表电路校正电流表的电路如图5-20-4所示，图中毫安表为被校准电流表，r为 限流器，r为标准电阻，有4个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下s面两个是电压接头，接电位差计。电位差计可测出R上的电压U，则流过Rsss中电流的实际值为I二U /R0s s在毫安表上读出电流指示值I，与I进行比较，其差值AI二I -1称为电0 0流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差AI，按式（0-0-1）m确定电流表级别。(0-0-1)a 二量限mx i%电路实物图:内Jt电源工作电流调节下r 1
5、0.0000mA101.863 Q补偿电压调节内覽标准电池1.01863VG）检流计4未知限流电阴箱|开始时处于99999.9Q直流稳压电源I外电路部分I标准未知I电位差计部分I五、实验内容及步骤1、校准学生式电位差计使用电位差计之前，先要进行校准，使电流达到规定值。先放好R、RA B 和R，使其电压刻度等于标准电池电动势，取掉检流计上短路线，用所附导C线将K、K、K、G、R、R和电位差计等各相应端钮间按原理线路图进行连123b接，经反复检查无误后，接入工作电源E,标准电池E和待测电动势E，RSX b先取电阻箱的最大值，（使用时如果检流计不稳定，可将其值调小，直到检 流计稳定为止），合上K、K
6、，将K推向E （间歇使用），并同时调节R,使132S检流计无偏转（指零），为了增加检流计灵敏度，应逐步减少R，如此反复b 开、合K，确认检流计中无电流流过时，则丨已达到规定值。2O2、校准20mA电流表制修正曲线按照线路图连接好电路，并将标准电阻两旁的导线接到电位差计的“未 知”接线柱，就可进行微安表校准。所谓“校准”就是在每个电表电流读数 下，测定电阻两端的准确电压，从而算出准确电流，再与电表读数电流进行 比较。调节R阻值使得A的读数丨由0逐步增加至满偏，中间取10个数据 点，在每个丨值读出相应的Us,用I二U / R算得相应真值（客观值）。再得0s s出AI二I -1即可。之后，以丨为横坐
7、标，-AI为纵坐标，在坐标纸上作出AI -10校准曲线；作出待校准表的修正曲线。3计算电流表的等级：a 二量限mx 100%此处Io=20mA为电流表量程。当aW为0.5级，0.5aWl.0为1.0级， 1.0aWl.5为 1.5级，1.5aW2.0为2.0级。由此确定被校准表的实 际等级。六、数据记录及处理1数据记录Rs=70Q校刻度值I (mA)校准值丨=丨 -1 (mA)上行下行平均值V1 (mv)V2 (mv)V 二V1+V2/2(mv)I = V /Rs(mA)2.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.002 校准曲线3计算电流表的级数a
8、 二量限mx 100%=七实验注意事项1、为了使被校准电流表校准后有较高的准确度，电位差计与标准电阻 的准确度等级必须比被校电表的级别高得多。2、不使用检流计本仪器时，一定要将其短路，否则检流计处于开路状 态。使用电位差计必须先接通其他电路，然后再接补偿回路，断电时须先断 开补偿回路，再断开其他电路。3、 标准电池只能短时间通过1左右的电流，否则将影响标准电池 的精度直到造成永久性电动势衰落。所以，校准中要注意选用“ R ”，使用bK要短促，以保护标准电池，不能用伏特计测它的电动势，要防止标准电池2震动。4校准电表前必须先进行检流计调零，并校准工作电流。5 校准时要随时注意微安表读数是否稳定，
9、如不稳定，应先将电流表 稳定，再进行读数。八实验误差分析1系统误差：电表的不准确性（包括标准电池，电位差计，电阻箱等）； 导线电阻引起的电流减小的误差等2随机误差：电源的波动；地磁场的影响；估读数据的读书误差；做修 正曲线时描点等的误差等九该实验的优缺点优点：该实验用电位差计，“内阻”高，不影响待测电路，用电压表测量未知 电压时总要从被测电路上分出一部分电流，这就改变被测电路的工作状态， 电压表内阻越小，这种影响越显著，用电位差计测量时，补偿回路中电流为 零，可测出电路被测两端的真正电压。由于电阻R可以做得很精密，标准 ab电池的电动势精确且稳定，检流计足够灵敏，所以在补偿的条件下能提供相 当准确的补偿电压，在计量工作中常用电位差计来校准电表。缺点：电位差计在测量的过程中，其工作条件会发生变化（如回路电源E不稳 定，限流电阻R不稳定等），为保证电流保持规定的数值，每次测量都必须 经过校准和测量两个基本步骤，两个基本步骤的间隔时间不能过长，而且每 次要达到补偿都要细致的调节，因此操作繁杂，费时。
