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1、实验13表头参数的测定表头参数的测定 实验目的： 1. 掌握补偿法测量电压的原理； 2. 掌握电位差计的工作原理和使用方法； 3表头内阻Rg、量程Ig和等级D三个重要参数的测定； 实验仪器： 箱式电位差计、标准电池、稳压电源、电阻箱、标准电阻、待测表头、连接导线 实验原理： 电流表、电压表和欧姆表等在电学测量中被广泛使用。它们都有一个共同部件“表头”，表头实际上就是“灵敏的直流电流表”。表头内阻Rg、量程Ig和等级D是描述表头的三个重要参数。学习表头参数测定对生产和应用都有重要的意义。用箱式电位差计测量表头的参数。 采用普通电压表直接测量电压时，测量误差主要来源于两个方面，即电压表本身的基本误
2、差和电表内阻造成的测量方法误差。如果用比较法代替上述的直接测量法，即将待测电压与标准电动势进行比较以确定待测量，可以减小测量误差。直流电位差计测量电压就是属于这种方法，它的特点是测量精度高，但操作过程较繁琐 1. 电位差计原理 A N B G Ex 电位差计测量电压或电动势的原理是补偿法。在图4-8-1所示的电路中，移动滑线变阻器上滑动头N的位置，可以找到一处使检流计中的电流为零，此时AN间的电压VAN=Ex，即VAN与Ex互相补偿。若滑线变阻器AB间的电压分布事先加以标定(标度)，则可求出Ex。这种测量电压或电动势的方法称为补偿法。可见，要精确测量Ex，必须要求AB上的电压标度稳定而且准确。
3、为此，实用的电位差计在电源回路中接入一个可变电阻Rp，如图4-8-2，称为工作电流调节电阻，E和Rp串联后向分压器供电，若E值发生变化，则可调节Rp，使加在分压器AB两端的电压保持不变，从而保证AB间的电压标度不变(稳定)。那么如何对AB间的电压进行标度呢? 这就需借用一个精度更高、数值已知的标准电动势Es，将转换开关K推向Es，然后将分压器的滑动头调到标度值等于Es时的位置N，此时若检流计有电流，应调节Rp使电流为零。若检流计中没有电流，则说明电压VAN与Es互相补偿，分压器上电压标度值未变。经这样校准后，电位差计就能按原定标度值进行测量了，这个过程称为电位差计的标准化(简称定标)。 1表头
4、的主要参数的测定 Rs是标准电阻，Rg是待测电压表内阻，先把电位差计的分辩率开关旋向所需要图4-8-1 RP E A B N G 。 。 。 。 。 。 Ex 图4-8-2 电位差计原理 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。 将扳键开关，扳向“标准”，调节多圈变阻器，使检流计指零。再将扳键开关，扳向“未知”，调节步进盘和滑线读数盘使检流计再次指零，则Rs的电压：Us =*倍率。按照这样方法，用电位差计分别测出电压Ug与Us，则由串联电路中同一支路的电流Us/Rs=Ug/Rg,可求Rg=Ug*Rs/Us。 J J 表头Ug G Rs R2 图1 R
5、1 k 稳压电源 01的电2表头量程的测量 如图2电路所示，调节R1 ，使得表头电压为最大(即所标电压)，得出R压U01，所以求出I 01 ，因为I 01=I02，所以求出R02的电压U02，所以表头量程为UV= U01+ U02。 3用电位差计校准表头 用箱式电位差计校正电压表，由 图2所示由于电位差计量程很小，一般不能直接与待校表测量同一电压值，而是将两个相差较大的标准 图2 电阻R01和R02串联起来，电位差计只测量较小电阻R01上两端电压。就可以计算出电压表两端电压。例如，若R01，则=n R02，电位差计平衡时，读数为US。对应的电压表读数作为的UX，这样就可电压表两端电压的电压为U
6、S=(n+1)US以校正电压表了。 实验内容和步骤 1. 用电位差计测表头内阻 (1).如图1电路所示，Rs是标准电阻，Rg是待测电流表内阻，先把电位差计的分辩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。 将扳键开关，扳向“标准”，调节多圈变阻器，使检流计指零。 再将扳键开关，扳向“未知”，调节步进盘和滑线读数盘使检流计再次指零，则Rs的电压：Us =*倍率。按照这样方法，用电位差计分别测出电压U02与Uv，将数据记录入表1中。 2表头量程的测量 如图电路所示，调节R1 ，使得表头电压为最大(即所标电压)，得出RU01，所以求出I U01
7、+ U02。 01 01的电压 ，因为I 01=I02，所以求出R02的电压U02，所以表头量程为UV= 3用电位差计校正表头 用箱式电位差计校正电压表，由 2图所示由于电位差计量程很小，一般不能直接与待校表测量同一电压值，而是将两个相差较大的标准电阻R01和R02串联起来，电位差计只测量较小电阻R02上两端电压。就可以计算出电压表两端电压。例如，若R02=nR01，则电压表两端电压的电压为，电位差计平衡时，读数为US。对应的电压表读数作为的UX，这样就可以校正电压表了。 US=(n+1)US数据处理 整理并建立实验数据列表。 用坐标纸作出改装电表的校准曲线图，并定出改装后电表的等级度。 原始数据 1. 用电位差计测表头内阻 ：表头的内阻Rv= Uv.R02 / U02 (W) 标准电阻Rg (W) 2表头量程的测量 测量次数 R02+R01Rg的电压Ug (V) 表头的电压Us (V) 1 2 3 4 5 平均值 的电压Um(V) 3. 用电位差校正表。 (V) 标度值D USUX UX DUX - DUX DU=US
