补偿法测电压.电流.电阻
实验报告 补偿法测电压、电流、电阻
物理科学与技术学院 13级弘毅班 吴雨桥 [1**********]42
【实验目的】
1. 掌握补偿法的原理,了解其优缺点。
2. 掌握UJ-31型直流电位差计的原理、构造和使用方法。 3. 学会用UJ-31型电位差计来校准微安表和测量内阻。
【实验器材】
滑线式电位差计一套、UJ-31型直流电位差计一台、检流计一台、标准电池、工作电源、待测电池、微安表头、直流电阻箱。
【实验原理】
电压表的引入使得电路发生变化,使得电压不准,要测电动势,必须让电源无电流输出。
补偿法是电磁测量中一种常用的精密测量的方法,
可以精确测量电动
势、电位差和低电阻。
Ea 、k 、R 限和R 组成工作回路;Es/Ex与G 组成测量支路,与R 组成测量回路。
Ea>Es,Ea>Ex时,选择适当的R 限,调节R 的滑点,使G 中无电流。此时UAC=Es,在R 限不变时,将Es 换为Ex ,再调节R ,若在C ’使G 中无电流,U AC’=Ex。因此,有,IRAC=UAC=Es,IRAC ’=UAC’=Ex,R AC/RAC’=ES/EX→EX=RAC’/RAC*ES
需要一个标准电池作为标准比较,其电动势稳定,精度比较高,R 限起到调节电流的作用,工作电流越大,R 上单位电阻电压降越大;电流越小,R 上单位电阻电压降越小,精度越高,G 灵敏度越高,精度越高。
UJ-31型电位差计基本原理
测直流低电位差,量程为17mv 和170mv 由工作回路、校准回路、测量回路组成
(1)校准,将S
调至”标准”处,调节“粗”、“中”、“细”三旋
钮使G 指零
I0=ES/(RN+RPN)=10.0000mA
(2)测量。将S 合向”未知”,Ex 是待测电动势。保持I0=10mA,调节Rx 使G 指零。 Ex=I0Rx 补偿法优点
(1)Ux值仅仅取决于电阻比及标准电动势。 (2)不改变被测回路的原有状态及电压等参量。
【实验内容】
用UJ-31型电位差计校准微安表和测量其内阻 1)接线路
接好线路,其中,EN 为标准电池,G 为检流计,E 为工作电源,Ex 为待测电路的电源;R 为降压电阻箱,Rs 为标准电阻100Ω。 2)UJ-31的校准
(1)将UJ-31上的操作开关K2置于”断”位置。先调好检流计光点为零,选择光电检流计为*0.01档。
(2)根据当时温度计算标准电池的电动势,将温度补偿盘RN 置于此值。 (3)将K2调至”标准“,量程变换开关K1调至*10档。
(4)按下电键”粗“按钮,调节工作电流调节电阻Rp1(粗)、Rp2(中)、Rp3(细),使检流计指示为零。检流计如指示摆动太大太快,应立即松开按钮、并注意使用“短路”按钮,以保护检流计。 (5)逐步将检流计换为*0.1档,*1档,重复(4)的步骤。 (6)最后按“细”按钮,检流计放在*1档,调节粗、中、细电阻调节旋钮使检流计指示为零,表示已校准好UJ-31,即工作电流已校准为10.0000mA 。
3)校准微安表并测表头内阻
(1)温度补偿盘RN 不动,电流调节Rp1(粗)、Rp2(中)、Rp3(细)不动,将K1调到*1档,K2调制“未知1”,检流计调到*0.01档,按”粗”按钮,调节电阻盘,使检流计指示为零。
(2)逐步将检流计换成*0.1档,*1档,调节电阻盘使检流计指示为零。 (3)按”细”按钮,在检流计*1档时,调节电阻盘使检流计指示为零,记下读数,得到
U 未知1=(I*1+II*0.1+III*0.001)*K1(mV)
(4)将K2拨到“未知2”,K1拨到*10档,测出未知2. 根据公式U 未知1/Rs=U未知2/RμA 的出微安表的内阻R μA 。
(5)依次将微安表电流调至100μA 、80μA 、60μA 、40μA 、20μA ,校准微安表。
【实验数据】
【数据处理】
内阻的标准差为
5UR= (Un5−1n=1
1
−U)=7.77Ω
2
所以,内阻为R=(1476.19±7.77)Ω 误差率=UR/R平均=0.526% 微安表的矫正曲线
误差曲线
误差/μA
微安表示数/μA
【误差分析】
系统误差:
1. 测量回路在矫正微安表时,有电流通过,接触点占去一定的电阻。 2. 标准电阻有微小误差。 随机误差
1. 调节电阻盘最后一盘时,检流计指针随盘的旋转变化不大,不够精
确。
【注意事项】
标准电池的电动势随温度有所变化,应该对其进行修正
Es (t )=Es(20)-39.94*10−6(t-20)-0.929*10−6(t −20)+0.0090*10(t −20)
Es (20)为20℃时标准电池的电动势,随着型号决定。
【习题】
3. 不可以,UAC 本来应该比E 小,而Ex 应与UAC 相当,故Ex 应该比E 小。不可以,这样的话对电位差计易产生损害。
4. 检流计指针未调节到零点;有旋钮对应的电阻短路;未进行温度补偿。
2
−6
3