用电位差计校准电压表

用电位差计校准电压表

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摘 要：电压表经过长期使用，准确度降低，实验室一般用电位差计加以校准，作出校

准曲线，消除误差，达到校准的目的。

关 键 字：电位差计 电压表 校准

引 言：由于电位差计准确度等级，而通常所用的电压表只有0.5级甚至5级，从精度

上来说完全可以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要用小量程的电位差计校准大量程的电压表必须设计一个合理的电路通过分压的方式实现。

实验原理：电压表和电位差计都是测量电位差的仪器,只要将美两者并联去测量同一个电

压即可进行校准.只是一般电位计的量程较小,不能与量程较大的电压表同时去测一较大电压,为此我们只要用一分压箱（可以利用两个电阻箱来设计）分压,用电位差计测得分压箱上一定比例的电压,再乘上所使用的分压箱的倍率,即可得到电压表两端的实际电压。同样,调节滑线变阻器,读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值,即可作出电压表的校准曲线.如果电压表量程小于电位差计量程,则可直接校准.

➢ 电位差计原理简述

①电位差计按电压补尝原理构成。将被测电动势与一已知电动势的电源正端相对，负端相对连成回路电路中检流计指示为零，这时待测电动势与已知电动势补尝。电位差计测电动势应有两点要求：可调和精确。

②电位差计每次使用前还应校准 如图，将天关倒向x E 保持R 不变，只 要x E ≤ab R I 0求，调节c,d 使检流计无偏 转，这时c,d 间的电阻为x R ，电压为

x E =x R I 0.

校准电位差计

➢ 用电位差计校准电压表

电压表和电位差计都是测量电位的仪器，只要两者并联去测量同一个电压即可进行校准。只是一般的电位计的量程较小，不能与量程较大的电压表同时去测一较大的电压，为此我们可以将一分压箱与电压表并联，只要用电位差计测得分压箱上一定比例的电压，再乘上所使用的分压箱的倍率，即可得到电压表两端的实际电压，同样，调节滑线变阻器，读出电压表量程范围内均匀分布的8～10个电压值，即可作出电压表的校准曲线。

实验步骤：

(一)、连接并校准电位差计。

1．根据室温下,标准电池电动势的值已由 实验室给定。

2．将电位差计选择开关旋至“标准” 位 置,进行工作电流标准化调节,调节各电阻旋钮使检流计G 指零.注意工作电流调定后,在测量未知电势时不得再调节工作电流调节盘。

(二)、校准电压表

1．测量线路如图所示,根据电位差计的量程和被校电表量程选好分压箱的倍率.（校准3V 量程时1R =2R =200Ω；15V 量程时1R =900Ω，2R =100Ω） 2．将电位差选择开打到未知档,调节滑线变阻器R ，使电压表指示值为第一个测量的指示值(从较小值天始),读出电位差计读数，再乘以分压箱倍率即为此时电压表两端实际电压1U

3．逐渐增大电压表指示值，重复上面操作，到电压表指示最大值，共测10次。

4.再从最大值开始逐渐减小电压值，重复2，3操作，测得10组电压值2U 。 5，电压表换一个量程，重复上面操作，以校准另一个量程。 6，处理数据，作出校准曲线并确定待测电压表准确度等级。

数据处理：

1R =2R =200Ω，分压箱倍率为2，

V E

K

R R 1R 2

电位差计

校准电压表电路

表中数据电压单位均为V.

1U 为上行测量时电位差计的读数，2U 为下行测量时电位差计的读数

真值

U

为电压表两端的实际电位差测量值的平均，

()2121222

1

U U U U U +=⨯+⨯=

由表上数据，最大偏差ΔU=0.1802V ，因此该电压表此时的标称 误差为%00.6%1000

.31802

.0%100=⨯=⨯∆=

m m U U α 该电压表的出厂级别为5级，现在它在3V 量程的最大误差已达到6%.

(二)、校准15V 量程:

1R =900Ω，2R =100Ω，分压箱倍率为10，

表中数据电压单位均为V.

1U 为上行测量时电位差计的读数，2U 为下行测量时电位差计的读数

真值U 为电压表两端的实际电压测量值的平均，

()()2121510102

1

U U U U U +=⨯+⨯=

由表上数据，最大偏差ΔU=0.9039V ，因此该电压表此时的标称 误差为%03.6%1000

.159039

.0%100=⨯=⨯∆=

m m U U α 该电压表的出厂级别为5级，现在它在15V 量程的最大误差已达到6.03%.

结 束 语： 本设计实验作为电位差计的一个应用，进一步了解电位差计的原理和使用方法，

并学会用电位差计校准精密电器

注意事项：①实验中测量电压时应沿一个方向从小到大再从大到小(或者相反)以减小累计

误差，绝不能在一次测量中来回反复。 ②电位差计每次使用前都这调节补尝。

参考文献: [1] 欧阳九令主编，大学物理实验。北京师范大学出版社。 [2] 俞俊甫，杨志文。物理实验教程。中国铁道出版社。