电位差计校准电表实验报告(完整版)

1大学实验论文电位差计校准电流表学院专业报告人学号实验地点实验时间实验论文提交时间：2一摘要电位差计不需要从待测电路中取出电流，不会干扰到待测电路的工作状态，因而可以进行精密测量。由于在结构上采用了高精密度的电阻元件、标准电池和灵敏的检流计，因而测量结果具有很高的精度。由于学生式电位差计准确度等级为0.1级,而通常所用的电流表只有0.5级,从精度上来说完全可以用电位差计来校准电表。本实验即通过设计一个合理的电路和选定合适的实验器材，校准一个20mA毫安且绘制了其修正曲线。此实验是一个简单的设计性实验，也是电位差计应用实验。重点要求学生能根据实验原理和实验环境设计出校准电流表的电路；并学习写出描述实验方案的论证、电路设计、操作步骤、数据处理、校准结论等内容的设计性报告。关键词：电位差计校准电表电流表一、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。3四、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EO“+”端对“+”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Ex≠EO回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势EO可调并已知，那么改变EO的大小，使电路满足EX=E0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势EX得到己知电动势EO的完全补偿。可以根据已知电动势值EO定出EX，这种方法叫补偿法。我们知道，用电压表测量电压时，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EO应有两点要求：（1）可调。能使EO和EX补偿。（2）精确。能方便而准确地读出补偿电压EO大小，数值要稳定。EERabcdEoExIo4是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IO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EO，EO和EX组成的回路cdGEX称为补偿回路。学生式电位差计内部结构:学生式电位差计实物图:G10053、电位差计的标准要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值IO，必须对电位差计进行校准。方法如图所示。ES是已知的标准电动势，根据它的大小，取cd间电阻为Rcd，使Rcd=ES/IO，将开关K倒向ES，调节R使检流计指针无偏转，电路达到补偿，这时IO满足关系IO=ES/Rcd，由于已知的ES、Rcd都相当准确，所以IO就被精确地校准到标准值，要注意测量时R不可再调，否则工作电流不再等于IO。4﹑电流表的校准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，sR为标准电阻，有４个接头，上面两个是电流接头，接电流表，下面两个是电压接头，接电位差计。电位差计可测出sR上的电压sU，则流过sRERabcdEsExK图5-20-4电位差计校正电流表电路图6中电流的实际值为ssRUI/0在毫安表上读出电流指示值I，与0I进行比较，其差值0III称为电流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差mI，按式（0-0-1）确定电流表级别。%100量限mIa（0-0-1）电路实物图: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RA、RB和RC，使其电压刻度等于标准电池电动势，取掉检流计上短路线，用所附导线将K1、K2、K3、G、R、Rb和电位差计等各相应端钮间按原理线路图进行连接，经反复检查无误后，接入工作电源E，标准电池ES和待测电动势EX，Rb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K1、K3，将K2推向ES（间歇使用），并同时调节R，使检流计无偏转（指零），为了增加检流计灵敏度，应逐步减少Rb，如此反复开、合K2，确认检流计中无电流流过时，则IO已达到规定值。72、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I由0逐步增加至满偏，中间取10个数据点，在每个I值读出相应的Us，用ssRUI/0算得相应真值（客观值）。再得出0III即可。之后，以I为横坐标，-I为纵坐标，在坐标纸上作出II校准曲线；作出待校准表的修正曲线。3计算电流表的等级：%100量限mIa此处Io=20mA为电流表量程。当a≦为0.5级，0.5a≦1.0为1.0级，1.0a≦1.5为1.5级，1.5a≦2.0为2.0级…。由此确定被校准表的实际等级。8六、数据记录及处理1数据记录Rs=70Ω校刻度值I(mA)校准值△I=I-I(mA)上行下行平均值V1（mv）V2（mv）V=V1+V2/2（mv）I=V/Rs（mA）2.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0092校准曲线3计算电流表的级数%100量限mIa=被校准电流表的实际等级为级。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1μA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“Rb”，使用K2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，如不稳定，应先将电流表稳定，再进行读数。10八实验误差分析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Rab可以做得很精密，标准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。十摘要翻译及参考文献11翻译：Erpsplandoesnotneedtotakethetestcircuitfromwithoutbotheringtostaycurrent,thetestcircuitworkingcondition,allowingprecisionmeasurement.Becausethestructureusedontheresistanceofthecoda,standardbatteryandsensitivecomponents,anddetectionofflowmeterhasahighprecisionmeasurementresults.Becausethestudenttypeerpsplanfor0.1level,theaccuracydegreeofthecommonlyusedammeterandonly0.5level,itcancompletelyfromaccuracywitherpsplantocalibrationmeters.Thisexperimentisbydesignareasonablecircuitandselectappropriateexperimentalequipment,calibrationa20mAmaandplotteditsfixedcurve.参考文献：图书名称：出版社：