有关电位差计测表头内阻的探讨

谢英英，罗晓琴

（西南科技大学，四川绵阳 62010）

有关电位差计测表头内阻的探讨

谢英英，罗晓琴

（西南科技大学，四川绵阳 62010）

介绍应用电位差计测量表头内阻的电路，在不同实验条件下采集相关实验数据，通过计算测量结果和不确定度，从不同角度分析论证了电位差计测量表头内阻的可行性和优越性。

电位差计；表头；电阻；精度

在电磁学实验中，一般都有类似《电表改装》这样的实验，要求学生通过所学知识，将小量程的表头改装成大量程的电流表、电压表或欧姆表，那么在改装之前一定要已知表头的内阻，或测得表头的内阻。而常用来测表头内阻的方法有半偏法、替代法、伏安法和电桥法等，这些方法的电路都比较简洁，原理也较浅显易懂，测量也方便快捷，但是所有这些方法都有不同程度的缺陷，比如串联式半偏法需要忽略电源的内阻，替代法依赖所提供的已知可调的电阻箱的准确度等级，伏安法有内外接的系统误差等等。因此寻找一个能够克服以上各个方法的缺陷的更优化的测量表头内阻的方法就势在必行。

电位差计是应用补偿原理和比较法来测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便、测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。文章利用电位差计的以上特点，设计出更为简洁的测量表头的内阻的电路，并测出相关数据加以分析，突显电位差计在该测量中的独到优势。

1　电位差计工作原理

如图1所示:E为工作电源，Es是标准电池，UX是待测电压，Rn、Rs和Rx都是调的标准电阻。该电位差计由工作回路（ERnR0Rx）、校准回路（EsKGRs）和测量回路（RxUXGK）组成。

图1　UJ31型电位差计工作原理图

第一次补偿:工作电流标准化。将开关K掷到N，调节电阻Rn，使检流计G的指针指零，则有:Es=IRsab

第二次补偿:得到被测电压。再将开关K掷到X，调节Rx，再次使检流计G的指针指零，则有:UX=IRxbc。

在电阻Rx的位置上可以直接标出与IRxbc对应的电动势（或电压），故在仪器的面板上就直接读出电动势（或电压）的数值。

2　电位差计测表头内阻的电路

图2　UJ31型电位差计测表头内阻电路

3　测量与计算

3.1测量步骤

（1）如图2连接好电路。根据室温计算出标准电池的电动势，调好电位差计，滑线变阻器的滑片置到最大的位置，再由小到大给被测表头和定值标准电阻供给电压。

（2）将电位差计原理图中的开关K分别旋到未知1（或未知2），调节Rx使检流计G的指针精确指零，则读出Rx的各个旋钮上所指示的数据就是被测电压Ub（或Ug）。

（3）改变滑片的位置，重复步骤（2），多次测量。

3.2测量数据与结果计算

室温t=10.0℃，准电池Es=1.018 9 V，定值标准电阻Rb=5Ω，待测表头（69C6型，Imax=200 μΑ），其中Ug在（x10档）所测，Ub在（x1档）所测。

表1　将滑线变阻器的滑片固定在某个位置，重复测量Ug和Ub

不确定度计算:

Rg的标准不确定度:（其中，定值标准电阻被当作已知常数）

表2　每改变一次滑动变阻器滑片的位置，就分别各测一次Ug和Ub

4　分析与讨论

（1）从以上测量结果可以看出，用电位差计来测量表头的内阻的结果都非常的精确。

（2）标准不确定度表示测量结果所代表的被测量的程度，也就是因测量误差存在而对测量不能肯定的程度，是测量质量的表征。而该方法测得表头的内阻的标准不确定度很小，表明测量结果的可信赖程度很高。

（3）用电位差计测量表头内阻的电路简单，原理清晰易懂，所需其他设备较少且都比较常见，操作方便快捷，对不同规格型号的表头都可以测量，通用性强。

（4）该电路不仅可以测量表头的内阻，还可以用来校正电流表。将所测得的定值标准电阻两端的电压比上定值标准电阻的阻值就可以得到标准电流，再将其与电流表所指的示数相比较，便可以校正电流表。

总之，电位差计测表头内阻的设计电路灵活运用了电位差计的优势，综合了相关电学知识，不仅更加广泛地拓展了电位差计的应用功能，还克服了常规测表头内阻的诸多不利因素，使测量结果的可靠性和精确性有了大幅度的提高。

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The Discussion on Measurement Meter Interface Resistance by the Potential Difference

XIE Ying-ying，LUO Xiao-qin
（Southwest university of science and technology，Sichuan Mianyang 621010）

The electric circuit of the measurement meter interface resistance by the potential difference was introduced.It gathered the related empirical datum under the different experimental condition.Through the computation measurement result and the uncertainty，it had proven the feasibility and superiority of the measurement meter interface resistance by the potential difference from the different angle analysis.

potentiometer；meter；resistance；precision

04-33

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.02.023

1007-2934（2015）02-0083-03

2014-11-19

西南科技大学实验与技术项目（12syjs-44）