实验7.3校准电压表 Microsoft Word 文档.doc

电势差计校准电表
电势差计是通过与标准电压进行比较来测定未知电压或电动势的一种仪器,由于其内部电路采用了补偿法,使被电路在测量时无电流通过,测量结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池,标准电阻以及高灵敏度的检流计,因此可以达到相当高的准确度。电势差计不仅可以精确测定电动势或电位差,而且可以精确地测定电流和电阻,有些电器仪表厂则用它来确定产品的准确度和定标。
一、实验目的
1. 训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。
2. 加深对补偿法测量原理的理解和运用。
实验原理
补充知识
(一)、补偿原理
图1 补偿法原理图
电势差计是利用补偿法测量电势差或电动势的,补偿法的原理可用图1来说明,其中Ex为待测电源的电动势,E0为可改变电势差的标准电源,G为检流计。调节E0使检流计指零,此时必有:Ex=E0
即Ex与E0大小相等,方向相反。这种方法是利用已知电压来抵消待测电压的,故叫做补偿法。根据补偿原理,可设计出电势差计的实际工作原理。
(二)、电势差计的工作原理
电势差计的工作原理如图2所示,E为工作电源,Es为标准电池,AB为精密电阻,I0为工作电流,在平衡时,I0为一恒定的标准电流。为了使AB两端的电压能补偿标准电池和待测电池的电动势,要求。一般是用标准电池的电动势来校准工作电流I0,置K与标准电池接通,置滑动触头于C点,接通开关K1,调节R,使检流计G指零,即将工作电流标准化(以后在测量过程中,R不能再改变)。设这时CB段上相应的电阻为Rs,则标准电池的电动势Es与Rs上的电压互补,即
Es=I0Rs (1)
然后置K与待测电池接通,调节C点的位置,使检流计G指零,设这时AC段上相应的电阻为R
x,则待测电池的电动势Ex与Rx上的电压互补,即
Ex=I0Rx (2)
比较(1)和(2)式得
(3)
标准电池的电动势是温度(t℃)的函数
(4)
对于饱和式标准电池,Es(20)=。
图2 电势差计原理图
(三)、箱式电势差计的工作原理
箱式电势差计是一种精密而使用方便的仪器,它有三个重要的部分,如图3所示:(1)工作电流调节回路;(2)校正工作电流回路;(3)待测回路。
为了能从箱式电势差计直接读出待测电动势Ex的值,需要事先用标准电池的电动势Es来校准电势差计的工作电流I0,如:在测量时的温度t℃下,Es(t),。然后接通各开关,并置K于S,调节R,使检流计指零,这时,工作电流I0被校准,显然
图3 箱式电势差计原理图
测量Ex时,将K置X,调节Rx的大小,使检流计指零,则Ex与Rx上的电压相补偿。即
图4 箱式电势差计实验装置示意图
Ex=,因此,可从电阻Rx的转盘上直接读出所测电池的电动势。UJ31型箱式电势差计测电动势实验装置如图4所示。
二、实验要求:
。
令稳压电源在0~24间作连续可调输出,设计标准电压表的控制电路。
根据电势差计和待校表的量限,选取适当的分压比和分压器总阻值。
作△U~U校准曲线(△U为校准值与电压表示值之差),对待校表作出质量评价。
三、实验仪器:
电势差计一套(包括标准电池、灵敏电流计、工作电源),直流稳压电源,分