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时间:2019-11-28
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1、桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案设计性实验二微安表内阻Rg的测定实验目的:1、练习简单测量电路的设计和测量条件的选择。2、设计用不同实验方法测量微安表的内阻(要求设计三种不同的方法)已知条件:微安表量程Ig=100μA,精度等级f=1.0.性能指标:∇Rg2kΩ2、流微安表(0-100-200-500-1000)1块;C31-V直流电压表(45-75mV,3-7.5-15-30-75-150-300-600V)1块,ZX21型旋转式多值电阻箱若干个,滑线变阻器(0.9A,0~520Ω)1个,AC51型指针式检流计1个,标准电阻(0.01级,1Ω或0.01级,10Ω)1个,UJ-31型电位差计一套,导线若干,等等。设计步骤与要求:1、认真查阅测量微安表内阻实验方法的相关资料,确实实验方案,画出实验测量电路。2、简述实验方案的原理和实验步骤。3、根据己知条件及性能指标,确定实验中所选仪器的量程、等级及元件参数,并在电路图中标出。明确实验条件3、。4、拟定实验数据表格,以便记录和整理实验数据。5、计算出各种测量方案中测量的误差公式。6、完成实验后,写出设计性总结报告。总结报告包括如下内容:课题名称;己知条件;技术指标;实验仪器;实验原理和步骤(附有电路图);实验结果与误差分析;故障的分析与解决办法;附上实验测量原始数据。设计举例:测量微安表内阻的实验方法很多,如“伏安法”、“半偏法”、“全偏法”、“替代法”、“电桥法”、“补偿法”等等。对于各种方法实现的办法,条件又不相同,得出的结论和误差又不尽相同。同学们可以查阅相关资料,自行设计三种实验测量方案,并写出预习报告,经与实验教师讨论通过后完成实验。下面是一些测量微安表4、内阻的常用方法。供大家设计时参考。一、伏安法实验原理:见图(一)实验步骤:按图(一)接好线路,调节滑线变阻器R使被测微安表的示值I为2/3I~I间的Hgg某一个值,并记录电压表的值V,则表头的内阻为VR=.gI实验条件:电源电压E取1.5V,电压表量程取300mV档,R取千欧姆数量级。0桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案误差分析:ΔRgΔVΔI=+。RVIg实验方法讨论:1)令R0=0,则电压表就取量程为300mV,外面可串联一个分压电阻。电源可取1.5V。2)根据测量V的方法不同,又可分为电桥伏安法、补偿伏安法和电位差计法。A)电桥伏安法电路图如下:当R0=0时,可通5、过调节R1和R2来使电桥达到平衡;B)补偿伏安法电路图如右上图:在进行补偿测量时,保护电阻R应先调至最大处,起着3对检流计保护的作用,当调节电路使检流计指零时(粗调),再逐渐减小R至零位,以提高3检流计的灵敏度.最后仔细调节R使检流计指示为零,2进行补偿法细测.V在图(b)中当电路达到补偿调测时,有R=。gIgC)电位差计法,电路图如右。二、替代法:实验原理:见图二桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案实验步骤:1)闭合K1,将K2置于1处,调节R使被测表头在某较大示值处(注:被测表头的指针不能超过量程)2)将K2置于2处,保持R1不变,调节R2,使标准表头指在原来位置上。6、则有R2=Rg实验条件:替代前后标准表电流保持不变.ΔRgΔR2误差分析:E===0.08%~0.1%<5%RRg2实验方法讨论:替代法分为串联替代法,和并联替代法之分。图二称为串联替代法,并联替代法如右上图。三、半偏法与等偏法一)半偏法实验原理:见图三实验步骤:(1)将滑线变阻器(RH)置于安全输出状态,闭合K1,K2,再缓慢改变RH,使微安表电流满偏,并记住毫伏表的电压读数。(2)保持毫伏表电压读数不变,调节R2,直到微安表电流半偏,此时Rg=R2实验条件:保持毫伏表电压读数不变。ΔRgΔR2误差分析:E===0.08%~0.1%<5%RRg2实验方法讨论:(1)半偏法分7、为串联半偏法和并联半偏法之分。图三称为串联半偏法,并联半偏法如右上图。(2)图三或者“并联半偏法”中,供电部分,根据戴维南定理,可用等效电压源(电动势为E′,内阻为r)来代替,若上两图中的电源E内阻忽略不记,则有:R′R′ER′121r=,E′=。R′+R′R′+R′1212当R1+r<
2、流微安表(0-100-200-500-1000)1块;C31-V直流电压表(45-75mV,3-7.5-15-30-75-150-300-600V)1块,ZX21型旋转式多值电阻箱若干个,滑线变阻器(0.9A,0~520Ω)1个,AC51型指针式检流计1个,标准电阻(0.01级,1Ω或0.01级,10Ω)1个,UJ-31型电位差计一套,导线若干,等等。设计步骤与要求:1、认真查阅测量微安表内阻实验方法的相关资料,确实实验方案,画出实验测量电路。2、简述实验方案的原理和实验步骤。3、根据己知条件及性能指标,确定实验中所选仪器的量程、等级及元件参数,并在电路图中标出。明确实验条件
3、。4、拟定实验数据表格,以便记录和整理实验数据。5、计算出各种测量方案中测量的误差公式。6、完成实验后,写出设计性总结报告。总结报告包括如下内容:课题名称;己知条件;技术指标;实验仪器;实验原理和步骤(附有电路图);实验结果与误差分析;故障的分析与解决办法;附上实验测量原始数据。设计举例:测量微安表内阻的实验方法很多,如“伏安法”、“半偏法”、“全偏法”、“替代法”、“电桥法”、“补偿法”等等。对于各种方法实现的办法,条件又不相同,得出的结论和误差又不尽相同。同学们可以查阅相关资料,自行设计三种实验测量方案,并写出预习报告,经与实验教师讨论通过后完成实验。下面是一些测量微安表
4、内阻的常用方法。供大家设计时参考。一、伏安法实验原理:见图(一)实验步骤:按图(一)接好线路,调节滑线变阻器R使被测微安表的示值I为2/3I~I间的Hgg某一个值,并记录电压表的值V,则表头的内阻为VR=.gI实验条件:电源电压E取1.5V,电压表量程取300mV档,R取千欧姆数量级。0桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案误差分析:ΔRgΔVΔI=+。RVIg实验方法讨论:1)令R0=0,则电压表就取量程为300mV,外面可串联一个分压电阻。电源可取1.5V。2)根据测量V的方法不同,又可分为电桥伏安法、补偿伏安法和电位差计法。A)电桥伏安法电路图如下:当R0=0时,可通
5、过调节R1和R2来使电桥达到平衡;B)补偿伏安法电路图如右上图:在进行补偿测量时,保护电阻R应先调至最大处,起着3对检流计保护的作用,当调节电路使检流计指零时(粗调),再逐渐减小R至零位,以提高3检流计的灵敏度.最后仔细调节R使检流计指示为零,2进行补偿法细测.V在图(b)中当电路达到补偿调测时,有R=。gIgC)电位差计法,电路图如右。二、替代法:实验原理:见图二桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案实验步骤:1)闭合K1,将K2置于1处,调节R使被测表头在某较大示值处(注:被测表头的指针不能超过量程)2)将K2置于2处,保持R1不变,调节R2,使标准表头指在原来位置上。
6、则有R2=Rg实验条件:替代前后标准表电流保持不变.ΔRgΔR2误差分析:E===0.08%~0.1%<5%RRg2实验方法讨论:替代法分为串联替代法,和并联替代法之分。图二称为串联替代法,并联替代法如右上图。三、半偏法与等偏法一)半偏法实验原理:见图三实验步骤:(1)将滑线变阻器(RH)置于安全输出状态,闭合K1,K2,再缓慢改变RH,使微安表电流满偏,并记住毫伏表的电压读数。(2)保持毫伏表电压读数不变,调节R2,直到微安表电流半偏,此时Rg=R2实验条件:保持毫伏表电压读数不变。ΔRgΔR2误差分析:E===0.08%~0.1%<5%RRg2实验方法讨论:(1)半偏法分
7、为串联半偏法和并联半偏法之分。图三称为串联半偏法,并联半偏法如右上图。(2)图三或者“并联半偏法”中,供电部分,根据戴维南定理,可用等效电压源(电动势为E′,内阻为r)来代替,若上两图中的电源E内阻忽略不记,则有:R′R′ER′121r=,E′=。R′+R′R′+R′1212当R1+r<
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