用电位差计校正电表

实验四 用电位差计校正电表

【实验目的】

1．了解箱式电势差计的工作原理。

2．比较熟练地正确掌握箱式电势差计的使用。 3．运用箱式电势差计校正电表。 【实验仪器】

箱式电势差计、标准电池、直流电源、检流计、滑线变阻器、待校电表、开关和导线。 【实验原理】

磁电式电表在电学测量中得到广泛应用，使用和携带都很方便，但电表在经常使用或长期保存后，它的各个元件参数及性能都会发生变化。如电阻老化、磁性减弱、转动部件的磨损等。这样，电表的准确度等级就可能降低。因此电表是需要定期进行检定或校准。如果栓定结果说明它的误差已经超过原来预定的数值，则该电表只能降低级别，或用校准所得的校准曲线加以修正。

电表校准的基本方法就是用一个标准表来校准被校表，也就是在同一电路和条件下比较标准表和被校表的指示值的差异。在校准中要求标准表的准确度等级应该比被校表至少高二个级别。如被校表为2.5级或1.5级表，标准表可以用0.5级表。但如果要校准的是一个0.5级电表，那么标准表就应该是0.1级以上， 0.05级的电势差计（如UJ —I 型、UJ —31型等），几乎所有的实验室都可能具备。因此我们可以采用电势差计来校准电表。

1、电势差计校准电压表

电势差计能精确地测量电势差，因此就可以用它来校准电压表。但是电压表本身并不能产生电势差，必须通过一个辅助电源及一套调节装置，才能使电压表有示值并发生变化。在电压表不同示值情况下，用电势差计进行精确测量，比较

二者结果，进行校准。校准电压电路如图26-1所示。图中V 为被校电压表，E 为

电压表供电的辅助电源。被校电压表两端接至电势差计的待测端，用电势差计直

接测出电压表两端的准确电压。设被校电压表示值为U ，实际电压降为U 0，电势差计读数为U S ，则U 0 = U S 。这样电压表的指示值U 与实际值U 0之间的绝对误差为

∆U = U - U 0 （26-1）

用电势差计对被校电压表在不同示值下进行校准，可得一组∆U 。用∆U 作、纵轴，U 作横轴作图线∆U -U （注意用折线联结相邻两点），这一图线称为校准曲线或修正曲线。利用修正曲线可以对该被校表的测量值进行修正。如果用被校表测量某一电压所得示值为U x ，可在修正曲线上找出对应于 U x 的误差∆U x ，则经修正而得测量结果为

U 0x = U x - ∆U x （26-2）

另外根据修正曲线可以确定被校表的最大引用误差。找出各校准点中误

差的绝对值最大的数值∆U m ，根据被校表的量程U m ，则被校表的最大引用误差为

图26-1 图26-2

最大引用误差00100⨯∆=

m

m

m U U 量程最大绝对误差的绝对值δ （26-3）

根据电表的最大引用误差可以确定电表的等级。

由于电势差计的测量范围一般都不大，低电势的电势差计的量程只有几十或几百毫伏（如UJ —31型电势差计最大测量范围0～171mV ），高电势的电势差计也只能测到2伏左右（如UJ —24型电势差计测量范围为0～1.6111mV ），而电压表的量程范围很宽，因此能直接用电势差计校准的电压表是不多的。为了扩大电势差计校准电压表的范围，必须采用“分压箱”这个附加装置，实际线路如图26-2所示。图中虚线框内电路为标准分压箱原理线路，A 、B 为其输入端，C 、D 为输出端。在图中情况下，电势差计所 测电势差U s 与电压表实际值U 0应有如下关系：

s U R R R R u 3

3

210++= （26-4）

通常（R 1+ R 2+ R 3）/ R 3值可由标准分压值直接读出。 2．电势差计校准电流表

电势差计的直接测量量为电势差，但是利用一个串接在待测回路中的标准电阻，通过测量标准电阻上电势差就可间接测量出待测回路的电流。因此用电势差计亦可校准电流表。

电势差计校准电流表的电路如图26-3所示。图中A 为被校电流表，R s 为标准电阻。因被校电流表与标准电阻两电压端（即PP 端）间的电压U s ，则电流的实际值为：

s s R U

I =0 （26-5）

比较电流表指示值I 与电路电流实际值I 0可得两者间的绝对误差∆I 为

0I I I -=∆ （26-6）

通过对电流表不同示值的校准，同样可以作出校准曲线，并确定最大引用误差和等级（方法与电压表完全类似）。 【实验内容】

1．观察箱式电势差计面板，了解各旋钮的作用。

2．按实验电路连线。

3．查出室温下标准电池的电动势、旋转温度补偿盘使之符合此值。 4．选择开关置“标准”，调节电流调节盘，使检流计电流为零，即工作电流为标准工作电流。

5．选择开关置“未知”，在毫伏表全量程中，从小到大分别取测量点10—15个，记录相应的电压表读数U 和电势差计读数U 0。将数据填表。

6．测量电势差计的灵敏度。

7．以U 为横坐表，U -U 0为纵坐表作误差图线（折线），并确定电压表等级。

数据记录：

标准电池电动势：1.01855V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

图26-3

数据处理：

U-U0 误差折线图

200400600800100012001

2

3

4

5678910

U

U 0

U/mV U0/mV

最大引用误差δm = 最大绝对误差的绝对值│△U m │×100% 量程U m

= 24.584 ×100%

1000 = 2.4584% 电压表的等级 a = 2.5

小结与讨论：

1. 掌握箱式电势差计的使用方法及电势差计校准电压表的电路连接。

2. 掌握电表等级的计算方法。

3. 分压接法扩大电势差计校准电压表的范围。

4.

记录数据前将开关置“标准”使工作电流标准化。