实用文案
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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
。E
O)
I W - T
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=Eo，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。
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Red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edGEx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
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 I。，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I。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I。。
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，Rs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Rs上的电压Us，则流过Rs
中电流的实际值为I。Us/Rs
在毫安表上读出电流指示值I，与I。进行比较，其差值I I 10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 Im,按式（0-0-1） 确定电流表级别。
a 量限 100% （0-0-1）
电路实物图：
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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Ki、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。
2、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I 0 Us/Rs算得相应真值（客观值）。再得 出I I Io即可。之后，以I为横坐标，-I为纵坐标，在坐标纸上作出I I 校准曲线；作出待校准表的修正曲线。
3计算电流表的等级：
Im量限
Im
量限
100%
此处Io=20mA 为电流表量程。当a三为0.5级，0.5<a马.0为1.0级,
1.0<a日.5为1.5级，1.5<a登.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=70 Q
校刻度值
I (mA)
校准值
△=l- T （mA）
上行
下行
平均值
V1
（mv）
V2
（mv）
V 二V1+V2
/2 （ mv）
「二 V /Rs
(mA)
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
2校准曲线3计算电流表的级数I
2校准曲线
3计算电流表的级数
Im
量限
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识左右的电流，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。
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。
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