电位差计的使用与电动势的测量
自组电表与用电位差计校表
及
设计性实验
目录
1、实验目的
2、电势补偿的原理
3、电势差计的设计原理及调整
5、表头的改装设计
6、自组表的校准
4、表头内阻的测量
7、误差分析
2
一、实验目的
4.了解直流电位差计的测量误差与不确定度
2.掌握直流电表的工作原理，并学会自己设
计电压表或电流表
3.学会一种测量表头内阻的方法
5.学习电表的校准与定标,及自组校表不确定
度的分析
1.了解直流电势差计的工作原理，学会它的
调整及使用
返回
3
二、电势补偿原理
I
G
xE? _ 0E
xE
I?
I
G
?
_?
_
返回
普通测量 补偿测量
V
4
xE NE1K
? ?
12
K
nR
NR
0R
B
R
xR
G
? ? ? ?
三、电位差计的设计原理及调整
1.电势差计的设计原理
5
? ?? ?? ? 2.3~9.22.2~9.1?
A B
伏018.1
伏110?
伏210?
伏310?
伏410?
伏510?
伏610?
电计 标准 1未知 2未知
粗
粗
细
细
微
中
短路
1X
2X
断断
N
屏
1K
2.电位差计的面版图及连线
6
3.电位差计的调整与使用步骤
1.线路连接及温度补偿 2.检流计工作零点的调节
3.电位差计工作电流的调节
将 K1置 N,按下, 粗, 键,改变, 粗,, 中,旋钮,使检流计光标指零,
再按下, 细, 键,调节, 中,,细,,微, 旋钮使检流计光标指零
4.未知电动势的测量
将 K1置 X1(X2),估计待测电动势的大小,将测量旋钮置于接近的数值,
按下, 粗, 键,调整测量旋钮,
使检流计光标指零,再按下, 细, 键,重复刚才的过程,
直到检流计光标指零,从盘面的读出未知电动势
返回
7
四、表头内阻的确定
为什么不能用万用表直接测量表头内阻
表头内阻的
测量电路
万用表欧姆档的电流往往超过表
头允许通过的电流,会造成表头损坏
1R
R
K
E
A?
mV R=0,
调节 R1
使表头满偏
且 mV=a
调节 R,
使表头刚好
半偏,且仍
有 mV=a
不变,则有,
R=Rg
本实验要求：用实验室提供的仪器设计
测量电路并完成测量
返回
8
R
五、自组电表的设计
R
gR
A?I
微安表头改装电压表 微安表头改装电流表
g
g
RVVR )1( ?? g
g
RIIR 1/ 1 ??
A?
gR
返回
9
六、电表的校准和定标
1R
2R
计U
校U
电表校准原理图
校计 URR
RU
21
2
??
电压表校准时各物理量之间的关系式
电表等级的确定 –定标
%1 0 0?? 量程最大绝对误差等级
正确的靠级
原则, 仪表的等级必须涵括仪表的所有误差
如果校准的是电流表，需要使用串联线路，
同时增加一个标准电阻．此时普通电阻的
作用是限制电路中的电流，而标准电阻两
端的电压是Ｕ 计, 而流过标准电阻的电流则
是用来与被校表作比较的．
返回
七、误差分析
1、电势差计的测量不确定度
2、电表校准的不确定度
3、自组表的不确定度分析
1、电势差计的测量不确定度
电势差计的测量不确定都是由厂家给出的，
可以由下式进行计算：
VUu x )10110(31 64 ?? ????
对于近年新出的仪器计算公式为
)10(1 0 0lim xn UUa ????
3
lim??u
其中
Un 是有效量程的基准值,规定为该量程中最大的 10的整数
幂,a为 直流电势差计准确度级别,Ux 是标盘示值，即测
量值。
nU
2、电表校准的不确定度
电表校准的不确定度主要取决于电势差计的
测量不确定度。
但如果校准电路中引入了其他电路元件，他
们的作用也必须考虑。
例如前面讨论的校准电路，由电压表校准时
各物理量之间的关系式，我们可以得到：
2
2
2
21
2
2
2
22
1
2
21
1
2
)(
)(
)(
)(
计
计
校
校
U
u
RRR
RuR
RR
Ru
U
u
?
?
?
?
?
3、自组表不确定度的分析
自组表的不确定度取决于表头的准确
度等级,电阻箱各电阻盘的准确度等级 。
本实验要求同学根据前面的介绍自己
分析所组表的不确定度，并根据分析判定
所得自组表等级的可靠性。
14
实验过程与要求：
２．微安表头内阻的测
量及改装表的设计
和制作
１．学习电位差计
的调整与使用
３．自搭电路对
改装表进行
校准
４．改装表等级
的确定及实
验结果的误
差分析
在组合基础上的
最终实验结果
实验过程
组合
谢 谢
? ?? ?? ? 2.3~9.22.2~9.1?
A B
伏018.1
伏110?
伏210?
伏310?
伏410?
伏510?
伏610?
电计 标准 1未知 2未知
粗
粗
细
细
微
中
短路
1X
2X
断断
N
屏
1K
电势差计的使用 ——工作电流的调整
返回
调
节
钮
区
域
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A B
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伏210?
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电计 标准 1未知 2未知
粗
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1X
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屏
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电势差计的使用 ——测量
返回
调
节
钮
区
域
检流计的调整与使用
返回
开关
显示光标
零点调节
分流器
接线柱
例如：我们实验室使用的直流电势差计最大的标度盘
示值为 19V（ 即第一个读数窗口的最大示数），量程因数为
0.1，则有效量程为 1.9V(该窗口的最大示值为 1.9V),因此不
大于的 10的整数幂是 100,所以相应的基准值 Un= 100 V =1V，
如已知，测量结果为 1.50145，根据上式有仪器的误差限为,1.0 9.11.019 ??91
010 1100 ??nU %2.0?a V50145.
)(102.3)5 01 45.110 1(1 000 02.0 5l i m V???????
Un 如何取值的说明：
返回
电阻箱各电阻盘准确度等级介绍
0% RRa ii
i
R ???? ?
%)%( RmbaR R ????
一般情况下电阻箱的误差限可以由下式近似给出：
但如果使用的电阻数值较小则用上式估计的误差会
较大，因此要用下式进行准确计算：
式中的 Ri 是第 i个电阻盘的示值,ai是相应电阻的准
确度级别 。 对于 10000,1000,100欧姆的电阻盘，他们
的准确度等级为 0.1，以下的 三个小电阻盘分别为,0.2，
0.5,5。
iRiia
返回
自组电表与用电位差计校表
及
设计性实验
目录
1、实验目的
2、电势补偿的原理
3、电势差计的设计原理及调整
5、表头的改装设计
6、自组表的校准
4、表头内阻的测量
7、误差分析
2
一、实验目的
4.了解直流电位差计的测量误差与不确定度
2.掌握直流电表的工作原理，并学会自己设
计电压表或电流表
3.学会一种测量表头内阻的方法
5.学习电表的校准与定标,及自组校表不确定
度的分析
1.了解直流电势差计的工作原理，学会它的
调整及使用
返回
3
二、电势补偿原理
I
G
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返回
普通测量 补偿测量
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三、电位差计的设计原理及调整
1.电势差计的设计原理
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? ?? ?? ? 2.3~9.22.2~9.1?
A B
伏018.1
伏110?
伏210?
伏310?
伏410?
伏510?
伏610?
电计 标准 1未知 2未知
粗
粗
细
细
微
中
短路
1X
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断断
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2.电位差计的面版图及连线
6
3.电位差计的调整与使用步骤
1.线路连接及温度补偿 2.检流计工作零点的调节
3.电位差计工作电流的调节
将 K1置 N,按下, 粗, 键,改变, 粗,, 中,旋钮,使检流计光标指零,
再按下, 细, 键,调节, 中,,细,,微, 旋钮使检流计光标指零
4.未知电动势的测量
将 K1置 X1(X2),估计待测电动势的大小,将测量旋钮置于接近的数值,
按下, 粗, 键,调整测量旋钮,
使检流计光标指零,再按下, 细, 键,重复刚才的过程,
直到检流计光标指零,从盘面的读出未知电动势
返回
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四、表头内阻的确定
为什么不能用万用表直接测量表头内阻
表头内阻的
测量电路
万用表欧姆档的电流往往超过表
头允许通过的电流,会造成表头损坏
1R
R
K
E
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mV R=0,
调节 R1
使表头满偏
且 mV=a
调节 R,
使表头刚好
半偏,且仍
有 mV=a
不变,则有,
R=Rg
本实验要求：用实验室提供的仪器设计
测量电路并完成测量
返回
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五、自组电表的设计
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微安表头改装电压表 微安表头改装电流表
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六、电表的校准和定标
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电表校准原理图
校计 URR
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电压表校准时各物理量之间的关系式
电表等级的确定 –定标
%1 0 0?? 量程最大绝对误差等级
正确的靠级
原则, 仪表的等级必须涵括仪表的所有误差
如果校准的是电流表，需要使用串联线路，
同时增加一个标准电阻．此时普通电阻的
作用是限制电路中的电流，而标准电阻两
端的电压是Ｕ 计, 而流过标准电阻的电流则
是用来与被校表作比较的．
返回
七、误差分析
1、电势差计的测量不确定度
2、电表校准的不确定度
3、自组表的不确定度分析
1、电势差计的测量不确定度
电势差计的测量不确定都是由厂家给出的，
可以由下式进行计算：
VUu x )10110(31 64 ?? ????
对于近年新出的仪器计算公式为
)10(1 0 0lim xn UUa ????
3
lim??u
其中
Un 是有效量程的基准值,规定为该量程中最大的 10的整数
幂,a为 直流电势差计准确度级别,Ux 是标盘示值，即测
量值。
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2、电表校准的不确定度
电表校准的不确定度主要取决于电势差计的
测量不确定度。
但如果校准电路中引入了其他电路元件，他
们的作用也必须考虑。
例如前面讨论的校准电路，由电压表校准时
各物理量之间的关系式，我们可以得到：
2
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3、自组表不确定度的分析
自组表的不确定度取决于表头的准确
度等级,电阻箱各电阻盘的准确度等级 。
本实验要求同学根据前面的介绍自己
分析所组表的不确定度，并根据分析判定
所得自组表等级的可靠性。
14
实验过程与要求：
２．微安表头内阻的测
量及改装表的设计
和制作
１．学习电位差计
的调整与使用
３．自搭电路对
改装表进行
校准
４．改装表等级
的确定及实
验结果的误
差分析
在组合基础上的
最终实验结果
实验过程
组合
谢 谢
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A B
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电势差计的使用 ——工作电流的调整
返回
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电计 标准 1未知 2未知
粗
粗
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细
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中
短路
1X
2X
断断
N
屏
1K
电势差计的使用 ——测量
返回
调
节
钮
区
域
检流计的调整与使用
返回
开关
显示光标
零点调节
分流器
接线柱
例如：我们实验室使用的直流电势差计最大的标度盘
示值为 19V（ 即第一个读数窗口的最大示数），量程因数为
0.1，则有效量程为 1.9V(该窗口的最大示值为 1.9V),因此不
大于的 10的整数幂是 100,所以相应的基准值 Un= 100 V =1V，
如已知，测量结果为 1.50145，根据上式有仪器的误差限为,1.0 9.11.019 ??91
010 1100 ??nU %2.0?a V50145.
)(102.3)5 01 45.110 1(1 000 02.0 5l i m V???????
Un 如何取值的说明：
返回
电阻箱各电阻盘准确度等级介绍
0% RRa ii
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R ???? ?
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一般情况下电阻箱的误差限可以由下式近似给出：
但如果使用的电阻数值较小则用上式估计的误差会
较大，因此要用下式进行准确计算：
式中的 Ri 是第 i个电阻盘的示值,ai是相应电阻的准
确度级别 。 对于 10000,1000,100欧姆的电阻盘，他们
的准确度等级为 0.1，以下的 三个小电阻盘分别为,0.2，
0.5,5。
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