《設(shè)計實驗電路測定微安表內(nèi)阻》設(shè)計舉例

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1、-設(shè)計實驗電路測定微安表內(nèi)阻【實驗?zāi)康摹?、掌握簡單測量電路中最佳電路參數(shù)的設(shè)計和最佳測量條件的選擇；2、使學(xué)生學(xué)會獨立自主對實驗方法、實驗裝置進(jìn)行設(shè)計，并對實驗過程和結(jié)果進(jìn)行分析和研究，培養(yǎng)學(xué)生的開拓精神和創(chuàng)新能力。3、設(shè)計用不同實驗方法測量微安表的內(nèi)阻（要求設(shè)計至少兩種不同的方法）?！緦嶒炓蟆空堅O(shè)計兩至三種方法測定一量程為，等級為f=1.0級，內(nèi)阻范圍是2KW～3KW的微安表內(nèi)阻。要求：微安表內(nèi)阻測量的相對不確定度【設(shè)計步驟】1、查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定實驗方案和實驗原理。2、對所確定的方案進(jìn)行誤差分析,給出該方案相對不確定度的具體表達(dá)式。3、確定最佳電路參數(shù)及最佳測量條件(并將其標(biāo)在電路圖上

2、)。4、擬定實驗步驟及實驗表格，記錄數(shù)據(jù)。5、對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差計算，給出測量結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行討論。【儀器列表與已知條件】C43被測微安表表頭(量程Ig=100uA，精度等級f=1.0，內(nèi)阻范圍2KW

3、0-200-500mA-1-2-5-10-20A)；ZX21型旋轉(zhuǎn)式多值電阻箱若干個；滑線變阻器一個（0.9A，0～520W）；【原理的相關(guān)提示】1、測量微安表內(nèi)阻的實驗方法很多，如“伏安法”、“半偏法”、“全偏法”、“替代法”、“電橋法”、“補償法”等等。經(jīng)過設(shè)計實踐發(fā)現(xiàn)：這些方法都能滿足設(shè)計的性能指標(biāo)要求，前提是必須找出這些方案的最佳方案，并按最佳方案進(jìn)行實驗。所謂的最佳方案指的是：方案必須同時滿足電路參數(shù)最佳和測量條件最佳。----1、要確定某種方案的最佳方案的思路是：第一、先把該方案的性能指標(biāo)（如本實驗為）的具體表達(dá)式推導(dǎo)出來，如用多個性能指標(biāo)則應(yīng)分別推導(dǎo)（本實驗只有一個），該表達(dá)式一

4、般是電路參數(shù)及測量條件的函數(shù)；第二、由該性能指標(biāo)的具體表達(dá)式，結(jié)合現(xiàn)在儀器及關(guān)相已知條件，運用求函數(shù)極小值的方法分別確定最電路參數(shù)和最佳測量條件?！驹O(shè)計舉例】方法一、串聯(lián)替代法1、實驗原理及最佳電路參數(shù)、最佳測量條件的確定串聯(lián)替代法的實驗原理圖見圖一，其中Rg為表頭內(nèi)阻，uA為高精度的標(biāo)準(zhǔn)微安表。測量時,先閉合K1，將K2置于1處，記錄標(biāo)準(zhǔn)表的記數(shù)I；然后將K2置于2處，保持E及RH不變，調(diào)節(jié)電阻箱R，使標(biāo)準(zhǔn)表指在原來位置上，則有Rg=R。圖1串聯(lián)替代法電路(a)及其等效電路(b)性能指標(biāo)的具體表達(dá)式推導(dǎo)如下：把圖1(a)電路通過戴維南等效電路變換為電壓源電路，見圖1(b)。設(shè)當(dāng)串被測表時，標(biāo)

5、準(zhǔn)表讀數(shù)為I；串電阻箱R時，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)為，則有：(1)令，整理得：(2)由上式兩邊取微分得：----(3)因為，所以是一個無窮小量，則和是二級無窮小量，可以忽略,則式變?yōu)椋?4)其中：，，是電流表的靈敏閾，為標(biāo)準(zhǔn)微安表精度等級，為電流表量程。代入上式得：(5)最佳電路參數(shù)及最佳測量條件的確定：由式可知，為了使盡可能小，①標(biāo)準(zhǔn)微安表的量程量應(yīng)盡可能小，因為標(biāo)準(zhǔn)微安表被測電流的最大值是100uA，標(biāo)準(zhǔn)微安表的量程，故標(biāo)準(zhǔn)微安表的最佳量程，即選C31-μA（0.5級）多量程直流微安表作為標(biāo)準(zhǔn)微安表取其量程為(內(nèi)阻)。②應(yīng)使盡可能小，由于，故的最佳電路參數(shù)為；另一方面，測量時標(biāo)準(zhǔn)微安表的讀數(shù)值為滿偏（

6、即）；變阻器的滑頭C盡可能靠端（即越?。樽罴褱y量條件。其他電路參數(shù)的確定：電源電壓E的初值可取0V，實驗時可調(diào)。2、實驗步驟、表格的設(shè)計及數(shù)據(jù)記錄①按照前面設(shè)計好的最佳電路參數(shù)和其他電路參數(shù)，選擇并設(shè)置好相應(yīng)的儀器后，按圖1接線；②按前面設(shè)計好的最佳測量條件，測量時先閉合K1，將K2置于1處，并把變阻器的滑頭C滑到A端，然后慢慢增大電源電壓，直到標(biāo)準(zhǔn)微安表的讀數(shù)滿偏（即），然后將K2置于2處，其他電路不動，調(diào)節(jié)R，使標(biāo)準(zhǔn)微安表的讀數(shù)再次滿偏，并記下此時R的讀數(shù)值。③把開關(guān)K2置于1處，先把電源電壓調(diào)到0，然后再慢慢增大，直到微準(zhǔn)微安表的讀數(shù)滿偏；然后將K2置于2處，其他電路不動，調(diào)節(jié)R，使標(biāo)

7、準(zhǔn)微安表的讀數(shù)再次滿偏，并記下此時R的讀數(shù)值。④重復(fù)步驟③，得到6次等精度測量數(shù)據(jù)見表1。----表1替代法測微安表內(nèi)阻實驗表格設(shè)計及數(shù)據(jù)記錄次數(shù)123456表頭和電阻箱互換前后，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)100.0100.0100.0100.0100.0100.0電阻箱2420.02424.02433.02432.02424.02434.0位置（%）1001001001001001003、分析實驗數(shù)據(jù)，并對結(jié)果