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 2013301020142

【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RμA。

(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UR=√

1

5−1∑（Un −U ）2

5n=1

=7.77Ω

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

微安表示数/μA

误差/μA

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）2+0.0090*10−6（t−20）3

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。