表头参数的测定Word下载.docx
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找出所测值中的最大误差Im,按下式确定电流表级别。
量限
100
电位差计与标准电阻的准确度
为了使被校准的电流表在校准后有较高的准确度,等级,必须比较校准的电表的级别高。
⑶表头量程的测量
调节使得表头电流为最大(即所标电流),用提示2方法多次测量Rs上的电压值Umax可得Ig
⑷箱式电位差计的操作程序很严密,在实际操作时尽可能预置测量值,在拟定实验步骤或实验方法时应予考虑。
学时分配
教师指导(开放实验室)和开题报告1学时;
实验验收,在4学时内完成实验
提交整体设计方案时间
学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。
提交整体设计方案,要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改
原始数据
测量值
测量次数
平均值
1
2
3
4
5
Ug/mV
101.85
101.63
103.12
104.76
104.17
Us/mV
101.42
101.40
102.63
103.50
103.47
Rs=
表二
Is/mA
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Us(上)/
mV
2.00
18.03
33.55
48.34
61.90
77.76
92.15
107.76
122.10
137.62
152.84
Us(下)/
2.77
19.34
33.14
49.16
63.35
78.34
93.35
109.15
123.00
139.19
152.73
Us/mV
I/mA
表三
Umax/mV
152.75
153.10
153.15
152.85
153.11
教师签名:
实验目的:
1、了解箱式电位差计的使用原理,并掌握其使用方法。
2、学会用电位差计测电表内阻及计校准电流表,测出表头参数。
3、掌握表头量程的测量方法。
实验仪器:
实验原理:
1、箱式电位差计测电流表的内阻
UJ36型携带式直流电位差计,可以在实验室,车间现场和野外工作,能很方便的以补偿法原理,测量直流电压(或者电动势)和对各种直流毫伏表及电子电位差计进行刻度校正。
如配备标准电阻,过度电阻,也能对直流电阻,电流进行测量。
(1)箱式电位差计的使用原理
本仪器是采用补偿法原理,使被测量电动势(或电压)与恒定的标准电动势相互比较,是一种高精度测量电动势的方法,其原理如图1所示。
式中:
I是流过RN和R的电流,称之为电位差计的工作电流。
由
(1)式得:
EN
RN
2)
工作电流调节好以后,将K扳向“未知”位置,同时移动Q头,再次使检流计指零,此时触头Q在R上的读数为RQ。
这时被测量的电动势或电压由电阻RQ上的端电压降补偿。
所以:
EX=IRQ(3)
ENRQ
(4)
由
(2)式代入(3)式得:
从(4)式可以看出,用电位差计测量电动势(或电压)有以下优点:
1)、触线路里的电流大小,只要测量RQ与RN的比值即可。
2)、补偿时,测量回路与被测量回路之间无电流流过,并不从被测量电路中吸取功率。
3)、准备性是依赖标准电池的电动势EN及被测量电动势之补偿电阻RQ与标准电动势的补偿电阻RN之比值的准确性和工作电流稳定性所决定。
(2)补偿法原理
如图2所示,将被测电动势Ex与已知电动势Es按图接成一个回路.当Ex>
Es时,回路中有电流流过,检流计的指针偏向一侧;
而当Ex<
Es时,检流计的指针偏向另一侧;
若Ex=Es,回路中没有电流,检流计指示为零,此时Ex处于补偿状态或抵消状态.也就是说,只要Es抵消了Ex的作用,使得电池内部电流为零,就可以测出Ex,并且Ex=Es.在物理实验中,测量过程常常不可避免地出现一些改变实验系统原来状态或能量分布的消极影响,如果能有目的地补充一些条件或能量,以抵消那些影响,使系统保持原来状态(或理论规定状态)的实验方法称为补偿法。
图2
(3)用电位差计测电流表的内阻电位差计不能直接用来测定电阻,本实验将通过测电压来间接测量电阻,来达到测量目的。
把待测电阻与一标准电阻串联,通以一定的电流,用电位差计测得两端得电压和标准电阻两端的电压,就可求得未知电阻。
按图3连接好电路。
设Rs是标准电阻,Rg是待测电流表内阻,用电位差计分别测出电压Ug与Us,
由于两电阻处于同一回路,故电流相等,得:
UsUg
RsRg
所以内阻
图3图4
2、用电位差计校准电流表
设Rs为标准电阻,用电位差计可测出Rs上的电压Us,如图4。
则流过Rs中电流的实际值为
I0Us
I0Rs
调节滑动电阻Rp得到不同的I及Us,做出校正曲线。
找出所测值中的最大误差Im,按下式确定电流表级别。
为了使被校准的电流表在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,必须比较校准的电表的级别高。
3、表头量程的测量
如图4所示,调节滑动电阻Rp使待校电表慢慢的偏转至满刻度处,再用电位差计测出标准电阻Rs的电压Us。
多次测量取其平均值Umax,则由
IsUmax/Rs,即IgIs,可得Ig。
此时Ig即为表头满偏电流(表头量程)
4、使用方法
如图5是电位差计的面板图。
(1)将被测“未知”的电压(或电动势)接在未知的两个接线柱上。
(2)把倍率开关旋向所需要的位置上,同时也接通电位差计工作电源和检流计放大器电源,3分钟以后调节检流计指零。
(3)将扳健开关扳向“标准”调节多圈变阻器,使检流计指零。
(4)将扳键开关,扳向“未知”,调节步进度数盘和滑线读数盘使检流计再次指零,未知电压按下式表示:
Ux=(步进盘度数+滑线盘度数)×
倍率
(5)在连续测量时,要求经常核对电位差计工作电流,防止工作电流变化。
(6)倍率开关旋向“G1”时,电位差计处乘1位置,检流计短路。
倍率开关指向“G0.2“时,电位计处于×
0.2位置,检流计短路。
图5
实验步骤:
1、用电位差计测电流表的内阻
(1)按图3连接电路,选择电源电压为3V,取标准电阻Rs为150Ω。
将滑动变阻器调到阻值最大处,闭合开关。
(2)调节滑动电阻Rp使电流表指针指在量程约2/3处,用电位差计分别测出Ug与Us。
保持滑动电阻阻值不变,重复测量5次并记录数据。
(3)根据公式RgUgRs/Us计算电流表的内阻Rg及不确定度URg,写出结果表达式。
按图4连接好电路。
在电表的量程内选择11个点,使电流表回路的电流单调上升和下降各一次,并记录电流表读数Ig。
同时在每个点处分别记下电位差计
Us/Rs;
,计算出各校正点的差值
读值,将两次读数的平均值作Us,求出I
IIgIs,画出校正曲线,找出所测值中的最大误差Im,按Im100/量限确定电流表级别。
按图4连接电路,调节滑动电阻Rp使电表指针偏转至满刻度处,用电位差
计多次测量Rx上的电压值Umax,记录数据并取其平均值Umax,则由IsUmax/Rs,又IgIs,可得Ig。
此时Ig即为表头满偏电流(表头量程)。
数据表格
表
Ug/mV
103.11
102.48
Rs=150
Us(上)/mV
139.17
2.38
18.68
33.34
48.75
62.62
78.05
92.75
108.46
122.55
138.4
152.78
-0.016
-0.024
-0.022
-0.025
-0.017
-0.020
-0.018
-0.023
152.99
数据处理
1)Ug
101.85101.63103.12104.76104.17103.11mV
Us
101.42101.40102.63103.50103.47102.48mV
Rg
UgRs103.12150150.92
相对不确定度
Ug
51i1(UgiUg)2
1[(101.85103.11)2(101.63103.11)2
(103.12
103.11)2(104.76103.11)2(104.17103.11)2]1.380mV
511i1(UsiUs)2
1[(101.42102.48)2(101.40102.48)24
(102.63102.48)2(103.50102.48)2(103.47102.48)2]1.041mV
uUg
uUs
0.1mV
UUg
22
1.3802
21.38mV
UUs
1.0412
21.04mV
RgUgRs
URg
(Ug)UUg(Us)UUs
(1031.12)2
1.382
122
(1021.48)21.042
0.017
0.017Rg0.017150.94
2.56
Rg(150.942.56)
1.700
由UsUs(上)2Us(下)
Us1
Us3
2.002.77
2.38mV,2
33.5533.14
Us5
61.9063.35
33.34mV
Us7
92.1593.35
62.62mV
92.75mV
Us9
122.10123.00122.55mV,
Us11
152.84152.73
Us10
18.68mV,
48.75mV,
78.05mV,
108.46mV
Us6
Us2
Us4
Us8
138.40mV
152.78mV
又I
IgIs
IgUs,则IgRs,则
I1
I3
I5
I7
I9
I11
02.38
150
则有
Im
表头等级为
0.016mA,
0.022mA,
0.017mA,
0.018mA,
0.018mA。
0.025mA,所以
2.5,校正曲线如下:
I2
I4
I6
I8
I10
0.025
138.40
1002.5
0.024mA,
0.025mA,
0.020mA,
0.023mA,
0.022mA,
校正曲线
3)Umax
152.75153.10153.15152.85153.11
152.99mV
则IgIs
Umax
Rs
152.991.020mA
SUmax
152(UmaxiUmax)
51i1
1[(152.75152.99)2(153.10152.99)2
(153.15152.99)2(152.85152.99)2(153.11152.99)20.180mV
uUmax
inst1.002.5000.025
03mV
UrU
max
0.1802(0.025)20.18mV
Ig
有lnIg
lnUmax
lnRs
UIg
(Umax)UrUmax
UrUmax
150.21.9890.001
0.001Ig0.0011.0200.001mA
(1.0200.001)mAUrIg
0.0010.100
心得体会
通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量,对实验原理、实验装置和数据处理方法都有了更深的了解。
箱式电位差计是一种高精度仪器,但是不论设计如何精良,加工和装配如何精细,都不可能制造出没有误差的仪器,在使用仪器时都会给测量引入误差。
测量时应该考虑这种误差,要采取适当的方法减小误差的影响,或将其估计值作为测量不确定度的一部分去计算。
此外,仪器调节不到位,线路接错,参量取值不当等等,都会影响实验结果。
实验前,要做好详细的预习报告,掌握好实验方法和实验仪器的使用。
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- 关 键 词:
- 表头 参数 测定