[精品资料]表头参数的测定

评分： 大学物理实验设计性实验实 验 报 告实验题目： 表头参数的测定 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 实验日期： 年 月 日实验13 表头参数的测定实验课题及任务表头参数的测定实验课题任务是：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、量程和等级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。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出表头参数的测定的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 设计用箱式电位差计测量表头参数的附加电路，简述测量方法、原理及公式。 拟定实验步骤及数据记录表格。 测量有关数据，作出校准曲线，计算测量结果。实验仪器UJ36箱式电位差计、电阻箱、标准电阻、待测表头实验提示 用电位差计测电流表的内阻 设是标准电阻，是待测电流表内阻，请自行设计一电路，用电位差计分别测出电压与，求出。 用电位差计校准电流表设为标准电阻，用电位差计可测出上的电压，则流过中电流的实际值为再从电流表上读出电流指示值，与进行比较，其差值称为电流表指示值的误差。找出所测值中的最大误差，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。 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方法多次测量上的电压值可得。 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23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。原始数据表一测量值测量次数平均值12345Ug/mV101.85101.63103.12104.76104.17Us/mV101.42101.40102.63103.50103.47Rs= 表二Is/mA00.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00Us(上)/ mV2.0018.0333.5548.3461.9077.7692.15107.76122.10137.62152.84Us(下)/ mV2.7719.3433.1449.1663.3578.3493.35109.15123.00139.19152.73/ mVI/mA表三测量次数12345平均值Umax/ mV152.75153.10153.15152.85153.11教师签名： 表头参数的测定实验目的：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：UJ36箱式电位差计、电阻箱、标准电阻、待测表头实验原理：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。将K扳向标准位置，调节Rp，使检流计指零，这时标准电池的电动势由电阻RN上的电压降补偿。所以： （1）式中：I是流过和R的电流，称之为电位差计的工作电流。由（1）式得： （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)由（2）式代入（3）式得： (4)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ExEs时，回路中有电流流过，检流计的指针偏向一侧；而当ExEs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ExEs.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。设是标准电阻，是待测电流表内阻，用电位差计分别测出电压与，由于两电阻处于同一回路，故电流相等，得：所以内阻 图3 图4 2、用电位差计校准电流表设为标准电阻，用电位差计可测出上的电压，如图4。则流过中电流的实际值为再从电流表上读出电流指示值，与进行比较，其差值称为电流表指示值的误差。调节滑动电阻得到不同的及，做出校正曲线。找出所测值中的最大误差，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的电压。多次测量取其平均值，则由，即，可得。此时即为表头满偏电流（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，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： x（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，取标准电阻为150。将滑动变阻器调到阻值最大处，闭合开关。（2） 调节滑动电阻使电流表指针指在量程约2/3处，用电位差计分别测出与。保持滑动电阻阻值不变，重复测量5次并记录数据。（3） 根据公式计算电流表的内阻及不确定度，写出结果表达式。2、 用电位差计校准电流表按图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。同时在每个点处分别记下电位差计读值,将两次读数的平均值作，求出;，计算出各校正点的差值,画出校正曲线,找出所测值中的最大误差，按量限 确定电流表级别。3、 表头量程的测量 按图4连接电路，调节滑动电阻使电表指针偏转至满刻度处，用电位差计多次测量上的电压值，记录数据并取其平均值，则由，又，可得。此时即为表头满偏电流（表头量程）。数据表格表一测量值测量次数平均值12345Ug/ mV101.85101.63103.12104.76104.17103.11Us/ mV101.42101.40102.63103.50103.47102.48Rs= 150 表二Is/mA00.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00Us(上)/ mV2.0018.0333.5548.3461.9077.7692.15107.76122.10137.62152.84Us(下)/ mV2.7719.3433.1449.1663.3578.3493.35109.15123.00139.17152.73/ mV2.3818.6833.3448.7562.6278.0592.75108.46122.55138.4152.78I/mA-0.016-0.024-0.022-0.025-0.017-0.020-0.018-0.023-0.017-0.022-0.018表三测量次数12345平均值Umax/ mV152.75153.10153.15152.85153.11152.99数据处理（1）相对不确定度 则 由 得 则 （2）由 有， ， ， ， ， ，。又，则， ， ， ， ， ，。则有 ，所以 表头等级为2.5，校正曲线如下：（3）则又由 有 则 心得体会通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量