UJ31型电位差计中采用不同平衡指示器校准电流表

2014-09-19王婷，谈勇，郭鹏

大学物理实验 2014年4期

王婷，谈勇，郭鹏

(兰州交通大学，甘肃兰州 730070)

在对于要求实现测量的高精度、快速度、自动化的信息化社会中，传统的模拟指针式仪表是无法完成的［1-2］。用UJ31型电位差计校准电流表是电磁学实验中的一项重要内容。操作过程中最重要的环节是附件设备--平衡指示器检流计决定电路是否达到补偿状态。传统的指针式检流计给学生操作实验带来诸多不便。用数字式仪表替代，不仅给实验的操作带来很多方便，还能大大提高实验的测量精度。

1 实验目的

加深对补偿法测量原理的理解和运用，学习用电位差计校准精度较高的电流表的原理;

练习测量电路的设计和测量条件的选择，画出校正电流表的电路原理图;

学会用校准曲线确定被校表的级别;

比较两种不同平衡指示器的测量结果。

2 工作原理

2.1 补偿法测量原理

UJ31型电位差计是基于补偿法原理进行设计制作的。补偿原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势。补偿法是电磁测量的一种基本方法，特点是在测量时仪器不从被测电路中分流，不影响被测电路的状态［3］。UJ31型电位差计电路原理图如图1所示［4］，具体工作时首先要对标准电池的电动势Es进行温度补偿;其次要对工作电流标准化，工作回路中电流要被精确地校准为所需要的10 mA值;最后从测量盘所标的刻度，读出待测未知电势EX值［5］。

图1 UJ-31型电位差计工作原理图

2.2 校准电流表工作原理

校准电流表是指将待校准的电表和一个准确度等级较高的标准表同时测量一定的电流，分别读出被校准电表各个刻度的示值I和标准表所对应的示值IN，得到各刻度的修正值△I，以I为横坐标、△I为纵坐标画出电表的校正曲线［6］。

3 实验内容与步骤

采用不同平衡指示器用UJ31型电位差计对实验室学生频繁使用的一块150 mA、0.5级的电流表进行校准。

3.1 实验器材选取

400 Ω滑线变阻器，DH1718D-5双路跟踪稳压稳流电源，ZX21型直流电阻箱，开关，导线，与UJ31型电位差计配套使用的附件设备(检流计、标准电池、温度计)等。

3.2 校准电路设计

在校准回路中，被校电流表与标准电阻RN串联，流过相同的电流。在此用高精度的UJ31型电位差计测RN两端的电压，从而求出电流IN，将IN作为标准电流。因UJ31型电位差计的最大量程为171.1 mV，被校电流表最大量程为150 mA，所以RN应选用最大值为1.14 Ω的电阻，则标准电阻选取时只要小于1.14 Ω即可。

根据实验内容设计电路见图2［7］。选用合适的参数:稳压电源固定输出2 V，要求控制电路的电流调节范围为0-150 mA，选取适当的可调限流电阻(0-99 999.9 Ω)、滑动变阻器(400 Ω)和标准电阻(用0.1级电阻箱调阻值为1.1 Ω)。