1、一、电表改装参 考 方 法一、 实验电路如图 A-1。R S、R F 用电阻箱，R L 用元器件单元板上的 5.0K 电阻。 虚线框内为改装表的电路。 分流电阻 RS、分压电阻值 RF 数值计算如下：电流档分流电阻： 38010.2I1I6A0 422.22（）改装电压表时等效表头的满程电流值 IV0I m200.0A，电压档等效表头的内阻为： =380.0（）2.4380RS0V电压档分压电阻为： 99.62（K ） 3801.IUIR6V0m0mF 二、 按图 A-1 连接好电路。 根据求得的 RS、R F 值预先调好对应的电阻箱数值，R 0 的滑动端先置于图中所示的下端。三、1. 标准表
2、选择据本题提供的标准表量程，满程校准时，对 Im(=200.0A)档，标准表应选 ImP=200.0A 档，对Um(=20.00V)档应选用 UmP=20.00V。 对改装表进行满程校准校准方法如下：先对 200.0A 档进行满程校准。将 K0 合向“1”端（200.0 A 档位置） ，接通电源 E。调节 E 及R0、R P 使改装表或 200.0A 标准表指示满程，再反复调节 RS，并适当调节 R0、R P 使改装表指示满程值，200.0A 标准表亦恰好指示满程。200.0A 档校准完毕后，先将 E 值调至接近 0 伏，再将 K0 合向“2”端（20.00V 档位置） 。先调节 E及 R0、
3、 RP 使改装表或 20.00V 标准表指示满程，而后反复调节 RF，使改装表指示满程值，20.00V 标准表亦恰好指示满程。至此，满程校准完毕，记下此时对应的 RS、R F 数值，即为分流、分压电阻的实际值。 对改装表进行刻度值校对保持满程校准后的 RS、R F 数值不变 ，先将 R0 滑动端调至使其输出电压为零的位置，将 K0 合向200.0A 档位置，然后调节 E、R 0 及 RP 使改装表分别指示在 IX20.0、40.0、200.0A 的各个数值上，读取并记录标准表对应的指示值 IP。先由小到大，再由大到小每隔 20A 校对一点。- 1 -电流档刻度值校对后，将 R0 滑动端调至使其
4、输出电压为零的位置，将 K0 合向 20.00V 档位置，调节E、R 0 及 RP 使改装表分别指示在 UX2.00、4.00、20.00V 的各个数值上，读取并记录标准表对应的指示值 UP。同理先由小到大，再由大到小每隔 2V 校对一点。2. 表格及数据记录 表 A-1 满程校准相关数据记录分流、分压电阻 计算值 实际选用值RS(K)RF(K)表 A-2 改装表 200.0A 档刻度值校对相关数据记录 标准表量程：I mP=200.0A 、准确度等级：a AP=0.5；被校对表量程： ImX=200.0AIX(A) 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 14
5、0.0 160.0 180.0 200.0由小到大IP（ A） A）由大到小I X(A) 表 A-3 改装表 20.00V 档刻度值校对相关数据记录 标准表量程：U mP=20.00V 、准确度等级：a VP=0.5；被校对表量程： UmX=20.00VUX(V) 0.0 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00由小到大UP（V） 由大到小 ）（U X(V)3. 绘制误差曲线根据测得的 IX、 与 UX、 数据，按 、 计算各PPPXIIPXUIX、U X 对应的偏差值I X、 UX（V ） ，再分别以I X、 UX 为纵坐
6、标，分别以 IX、U X 为横坐标作出误差曲线。 【要求坐标轴比例合适、作 图时描点准确。 】 计算并确定改装表 200.0A 档和 20.00V 档相对于标准表的准确度等级。(a) 确定 200.0A 档的准确度等级i. 计算准确度等级找出 的最大值 ，按下式计算 aAX 值。XImaxXIaAX +aAP = 10Iii.确定准确度等级根据求得的 aAX 值，按国家标准中规定的电表的七个误差等级（0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0）中，取大于 aAX 值的最小一个等级数字作为改装表 200.0 A 档的准确度等级，得：aA= 。- 2 -(b) 确定 20.00V 档的
7、准确度等级i. 计算准确度等级aVX +aVP = 10UmXaxii.确定准确度等级aV= 。结果报道1. 利用两个电阻箱，分别取 RS= 、R F= 能够将量程为 20.00 的微安表改装成符合题目要求的两个量程的复合表。2. 改装表 200.0A 档的误差曲线如图 ；其准确度等级为 aA ；20.00V 档的误差曲线如图 ；其准确度等级为 aV 。- 3 -二、伏安法的应用参 考 方 法一、测量电路如图 B-1。测量方法及公式用电阻箱作为负载电阻 RZ，选取合适的 RZ 值，接通电源后，记下 A 表和 V 表的指示值 I 和 U。当设 A 表的内阻为 RA 时，可得：U=I（R Z+RA
8、） (1) 电表的内阻为： (2) I二、 确定电压表量程 Um、电源电压值 E、负载电阻 RZ 及分压器 R0 的数值。i.选择电压表量程和电源电压值根据本题所提供的设备，为方便读取电压测量值和减少测量误差，可取电压表量程 Um2.000V. 。实验中取电源电压值略大于电压表量程值，因此可取 E=2.2V。注意：由于 U 值越大，仪表引入的 B 类标准不确定度亦大 【见下 式】， 因此，为减少测量误差，应IuB尽量选择小量程电压表。ii. 确定电阻箱数值 由式(1)可知,当 V 表指示满程值时： Um=Im（R Z+RA） ，则作为负载 RZ 的电阻箱应取值为： 1.700（K）36AmZ
9、10.10.2RI 电阻箱允许的最大电流值为 IZ0 15.8mA，电阻箱允许的电流值 IZ0 远大于电流表量程值5.1000A。因此 RZ 值的选择可行。iii.确定分压器 R0 数值设电压表的内阻为 RV，则有： 5002.000 1.00K 。为了使作为分压器的滑线变阻mU器的输出电压能较均匀地调节，通常应取 。而对于图 B-1，L0R21 673.7.)(.AZVL估 算估 算 ）（应取 346721R0根据实验室所提供的变阻器，应选择 R0=240、I R0=2A 的滑线变阻器作为分压器。则在滑线变阻器 R0 的滑动端无限接近于图 B-1 所示的上端头时，通过 R0 上端部的电流达到
10、了最大，此时的最大电流值为： mA2.17.624.UEILm0max0R - 4 -可见 值远小于滑线变阻器额定电流值 (=2A)，上述选择安全可行.。max0RI 0RI 按图 B-1 连接电路。 电路检查无误后接通电源，调节 E 和 R0，使电流表分别指示在 800A、850A 、900A、 ，记录对应的电压值。三、 表格及相关数据记录如下：表 B-1 待测 A 表内阻估计值：0.30K Um (V) aV Im (A) aA RZ (K) aRZ R0 ()2.000 0.5 1000 0.5 1.700 0.1 240表 B-2 测量值记录 实验中，取 E=2.2VI (A) 800
11、 850 900 950 1000U (V) 1.61 1.712 1.812 1.908 2.000RAX(=U/IR Z) 312.5 314.1 313.3 308.4 310.1 RA 标准不确定度 的估算 )(uAi. 多次重复测量的差异引入的 A 类标准不确定度311.6 （） X1.06（） 1nRRu2iAii.电表和电阻箱本身的误差而引入的 B 类标准不确定度 电流表、电压表基本误差而各自引入的 B 类标准不确定度：2.89（A ）2.8910 -6（A）3%5.013aI)I(u6AmB5.7710 -3（V）.2U)(v电阻箱基本误差而引入的 B 类标准不确定度：0.98
12、1（） 3%1.073aR)(uZZB电流、电压表的基本误差而共同引入的 B 类标准不确定度： 2626622BB 81.0751098.1.9UuIUI 1.42（） 仪表误差而引入的合成 B 类标准不确定度 1.73（）22Z22AXB 8.0.)R(u)I()R(u - 5 -上式中 I、U 可取电表测量值的中间数值（即取表 B-2 中 I=900A 和该电流值对应的电压值 U=1.812V）iii.电表内阻 RA 测量的合成标准不确定度：1.982（） (7) 2A2B2C 7.106.Ru)(u 0.64%0.7%6.3198Ac结果报道1. 3122（）)R(uAC2. 测量相对误
13、差 0.7%c三、电桥法的应用- 6 -参 考 方 法一、 测量电路如图 C-1。图中，用电阻箱作为 R2，用滑线变阻器作为R3、R 4 组装电桥。 测量原理、方法及公式测量时，将滑线变阻器的滑动端 C 大体上调至变阻器的中部。设其 BC 端及 CA 端对应的电阻值分别为 R3、R 4。合上 KE 后，调节 R2 使 IG=0, 电桥达到平衡。可得：即： (1) 423X234X保持变阻器滑动端 C 的位置不变，对调 R4、R 3 的位置（即使电路转换为图 C-2 的形式） ，重新调节 R2使电桥又达到平衡。设，此时 R2 的数值变为 。则又有： 即 (2) 34X 24X将（1）（2）可得：
14、 (3) 二、 工作电源电压值 E 的选择 已知 RX0.50K，且测量时取 R3R 4，故 R20.5000K。R X、电阻箱 R2 允许通过的最大电流值分别为：44.7（mA） =50.0（mA）3105.PI0 105.PI02而滑线变阻器的额定电流为 I0=0.5A。显然，待测电阻的额定电流值 IRX0 最小，要确保电路安全，应以IRX0 为参考来确定电源电压值 E。所以应取=44.7（V ） 332XR 1)5.(7.4)(IE0 为确保电路安全，可选 E7044.731V 。【实际中若电路的灵敏度过高（S b20000div），造成 电桥平衡 调节困难，还应适当降低 E 值。 】
15、按图 C-1 正确连接电路。 测量 RX （不要求写步骤）i. 先按估计值预调好 R2 值和变阻器滑动端 C 的位置，然后放开检流计的短路开关，调好其零点，再接通直流稳定电源，调节其电压输出旋钮，使其输出值约为 31V，且使电源处于稳压状态，然后记下电源电压实际值。ii. 先用先用万用表最小直流电压档检测检流计 G 两端的电压值，调节 R2 使万用表指示零值，然后撤去万用表，间歇地按下检流计按钮开关 KG，精细调节 R2 直到 IG=0，电桥达到平衡，记下此时对应的 R2 值。保持变阻器滑动端 C 的位置不变， 断开 KE，将电路改接为图 C-2 电路。接通电源后，保持电源电压值不变，再次调节
16、 R2 直到 IG=0，电桥达到平衡，记下此时电阻箱对应的值 。2iii.微移变阻器滑动端 C 的位置， 重复步骤 ii.再次测出 RX（至少再测二次） 。 测量电桥的灵敏度 Sb。- 7 -可在第一次调节电桥平衡后，记下对应的比较臂电阻 R2 数值，然后改变 R2 使之变化为 值，2R记下此时检流计偏转的格数值 ；再使 R2 变为 ，记下检流计相应的偏转格数及 。nn【注： 与 一般控制在 10 格左右】n三、 表格及数据记录表 C1 电阻箱 R2 的准确度等级 aR2 =0.1 检流计分辨率 div2.0nN R2() 2 (div)n2R (div)12 3 数据处理计算 RX、S P
17、= （）21 = （）2 = （）23X（） 、 （div） 、R2n= （div ）2nSb估算 RX 测量标准不确定度i. 重复测量引入的不确定度： （）)1N(R)(u2XiAii. 桥臂电阻引入的测量不确定度 2B2BXB )(u)(u2)R( 故为了计算简便，本实验取 uB(R2) 、u B(R2) 3%aR2 3%aR2则 2X22XB3a)(u 2= = （）R2注：式中 uB(R2)为电阻箱的基本误差而引入的 B 类标- 8 -准不确定，u B(R2) ，式中 bm 为电阻箱倍率档旋钮接触电阻及导线电阻引入的附加3bm%aR2误差项。由于电阻箱各倍率档准确度等 级 aR值不完全
18、相等，因此 R2aR%项原则上应分段进行计算，但当电阻箱输出值 R2较大时，忽略 bm 项且 R2aR%不分段计算对 uB(R2)值影响不大。故可按a %iii. 电桥灵敏度限制而引入的测量不确定度 = （）b1Xb1XXB S3.0)Sn(3)(uiv. RX 的合成不确定度 （） )R(u)()(2B22AC结果报道 = （） 、S P= （div）)(uXCX四磁场的描绘参 考 方 法- 9 -一、1. 实验连线图如图 D-2。按图正确连接电路。2. 推导 计算式实 验B当线圈通以正弦交变电流时，在线圈周围便产生正弦交变磁场，置于正弦交变磁场中的探测线圈便产生 的感应电动势值，其中， 为
19、感应电动势的峰值。当调节探测线圈tCOSm COSBNm0的取向使 0（即 缓 慢 旋 转 探 测 线 圈 ，直到交流毫伏表指示最大值）时，可得：m0N式中，N0 为探测线圈的匝数。则 对应的感应电动势有效值为：m2BSU0ax实验时由交流毫伏表直接测出 Umax 后可得测试点的磁感应强度为：N0axm式中，S 探测线圈的等效截面积，已知 ，则测试点磁感应强度实验值 的计算式为：2D1083S实 验BfU923.f01.46.31U5fU2B max22max0max0ax 实 验二、i. 电路连接后，仪器开机预热 10 分钟，然后调节线圈的励磁电流和励磁电流的频率，使I100.0mA，f =150.0HZ。ii.保持 I、f 数值不变，在 X 轨道槽上移动探测线圈，使之处以表 F-1 中轨道标尺各读数值的位置，在0 方向，缓 慢 旋转探测线圈的取向，使数字毫伏表显示最大值，记下相应的感应电动势的最大有效值
