CN2849729Y - 袖珍线式电位差计 - Google Patents

Abstract

线式电位差计测电源电动势是大学基础物理实验之一，该仪器的核心部件是线式电位差计的承载台。传统的承载台长达1.2m以上，宽在0.35m以上，这种大尺寸的承载台不仅造成桌上仪器凌乱、拥塞，更重要的是仪器灵敏度低，测量误差偏大。本实用新型通过将总长度4.5m、直径0.8mm，电阻率为1.4±0.05μΩ·m，成分为Cr20Ni30的电阻丝被固定在一块0.35m×0.15m×0.008m的有机玻璃板上，在电阻丝的首尾之间连接电源和滑线电阻，在两活力触头间连接标准电池和待则电池，使承载台的尺寸在锐减至原来的1/4的情况下仍可确保测量结果达到5位有效数字，而且使仪器的灵敏度大幅度提高，测量误差降低。

Description

袖珍线式电位差计

一、技术领域

本实用新型涉及一种线式电位差计，特别是涉及一种将线式电位差计的承载台的尺寸大幅度缩小的袖珍线式电位差计。

二、背景技术

“电位差计”不仅是电压、电动势的测量仪器，也是大学的基础物理实验之一。作为已仪器化的箱式电位差计的制造早已成熟且为公知的技术。但是，作为为便于学生充分理解电位差计的原理并有利于培养学生实验操作能力的线式电位差计，目前各高校都依然使用着数十年不变的老式仪器。这种老式仪器的最大缺点是作为此仪器核心部件的承载台是由一块长宽分别为1.2m和0.3m的大木板或塑料板构成。由于这块又大又笨的板子在实验桌上占据的面积特别大，加之此仪器的配套部件又多，因而造成桌面仪器部件的布局十分凌乱和操作上的极大不便，甚至还会造成相邻两组仪器的重叠和干涉；其另一大缺点是作为仪器平衡指示的检流计的指针的摆动幅度是十分有限的，然而这有限的摆动范围却对应着在长达一米的电阻丝上的活动触点的运动。显然，与活动触点在电阻丝上的运动相对应的检流计指针的摆动则必然表现出明显的迟钝，这对活动触点的精确定位和读数十分不利，其后果则是测量结果的误差偏大。

对老式仪器的这个缺点，实验指导教师和教仪制造厂的技术人员都是清楚的，然而却数十年不变，其原因究竟何在？由于仪器组件中的标准电池的电动势是5位有效数字，为了使测量结果也能达到同样多的有效数字，则要求仪器上两活动触点间的读数必须大于或等于1m，为此，设计人员将其中一根长达11m的电阻丝通过板子两端的两排插孔均分为十一段，并平行排列在承载台上，在第十一段的下方则安装一把米尺，电路中的两个活动触头中的粗调触头则在两排插孔中跳跃式运动，另一精调触头则在第十一米那段电阻丝上左右滑动，粗调触头运动的最小间隔是1m，而精调触头则在第十一段电阻丝上连续运动，以此达到仪器的平衡，从而读出两触头间电阻丝的长度，将此长度代入计算公式后得出待测电压或电动势的测量值。按通常的思维，要想在仪器平衡后两活动触头间读出的长度大于1m，则每段电阻丝的长度则不能少于1m，最理想的就是1m，从而使粗调触头的起点长度处于大于或等于1m的位置，特别是第十一段的长度必须与前十段相同，否则无法保证仪器能找到平衡点。基于这种认识，线式电位差计的承载台长度自然必须超过1m，所以尽管人们对其前述缺点烦心，却又认为是理所当然。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是向社会提供一种袖珍线式电位差计，以解决老式仪器的两大缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

取一块长度在0.35-0.40m，宽度在0.15-0.20m，厚度为8-10mm的有机玻璃板或木板作为袖珍线式电位差计的承载台，再将一根有效总长度为4.5m、直径为0.8mm、电阻率为1.04±0.05μΩ·m成分为Cr20Ni30的镍铬合金电阻丝通过QJ24型电桥等分为15段，前十四段成螺旋状，第十五段被拉成直线状并被固定在有效长度为0.3m的米尺上，而米尺则被固定在承载台上，螺旋状电阻丝末端与直线状电阻丝的起点之间通过一块3×1.5×0.3cm³的紫铜板过渡连接，螺旋状电阻丝每相邻两段间的分界点与金属插孔点焊连接，金属插孔为带有外螺纹的金属管，并通过螺帽被固定在承载台上并使其呈锯齿状分布，螺旋状电阻丝的起点和直线状电阻丝的末点则分别连接在两接线柱上，在此两接线柱之间串联3伏直流电源和0-50Ω的滑线电阻，两活动触头一个插于螺旋状电阻丝之间的插孔中，另一个则与米尺上的电阻丝成点状滑动式接触，在这两触头之间用导线依次串联双刀双掷开关，检流计和一个5K Ω保护电阻，在双刀双掷开关的两端分别连接电动势为1.0183伏的标准电池和一节普通1号干电池，在保护电阻的两端则并联一个单刀单掷开关。

由于采用上述方案，可收到如下显著效果：

1、由于承载台的尺寸大幅度减小，彻底解决了桌面仪器凌乱、操作不便的难题，从而在不增加实验室面积和实验桌的情况下可将实验的套数增加一倍以上，从而大大提高了实验室的利用率。

2、由于采用上述方案，每一段电阻丝由1m缩短为0.3m，这单从表面上看，当测量读数在小于1m的情况下，其有效数字的位数将减少一位变为四位，这正是线式电位差计至今仍使用1m以上的承载台的症结所在，但实质上由于本方案调整了电阻丝的品种、参数和电路配置，使测量中的粗调插头的起点长度即大于或等于4段电阻丝，其长度已达到或超过1.2m，再加上细调部分的长度，所以最终读得的总长度绝对大于1m，其有效数字的位数仍为五位，因而完全不减少测量结果的有效数字。

3、由于米尺上的电阻丝的长度由1m的缩短为0.3m，使检流计指针的摆动范围所对应的细调触头在电阻丝上的运动范围缩减2/3以上，从而使细调触头在直线段电阻丝上的运动对检流计产生的影响力扩大为原来的3倍，所以细调触头即使是在1mm范围内的滑动都会在检流计上产生明显的反应，这为操作者准确判断细调触头的最终位置即平衡点的确定提供了可靠的依据，而老的线式电位差计的细调触头在1mm范围内的滑动则很难看出检流计指针的反应，所以尽管两者读数结果的第5位都是1mm以内的估读位，但实际上只有前者才有实际的意义，这实质上是大大提高了测量灵敏度和测量结果的准确度。

4、将老的线式长板电位差计改为袖珍式后，不仅外形美观，更重要的是可大幅度减少制作材料的用量，从而可大大降低其制造成本。

四、附图说明

附图为袖珍线式电位差计的结构及电路图。

图中1是承载台；2是螺旋状电阻丝；3是紫铜板；4是直线状电阻丝；5是粗调活动触头；6是细调活动触头；7是米尺；8是工作电源；9是限流电阻；10是双刀双掷开关；11是标准电池；12是待测电源；13是检流计；14是保护电阻；15是单刀单掷开关；16是接线柱。

五、具体实施方式

实施例：承载台(1)，由一块0.35m×0.15m×0.08m的有机玻璃板构成。螺旋状电阻丝(2)的实际总长度4.5m，直径0.8mm，电阻率为1.04±0.05μΩ·m成分为Cr20Ni30的镍铬合金电阻丝通过QJ24型电桥被均分为14段，并呈锯齿状排列被固定于承载台上，直线状电阻丝(4)长30cm，被固定于有效长度为30cm的米尺(7)上，米尺则被固定于承载台(1)上，螺旋状电阻丝(2)末端与直线状电阻丝(4)的起点之间通过一块3×1.5×0.3cm³的紫铜板(3)过渡连接，螺旋状电阻丝(2)每相邻两段间的分界点与带有外螺纹的镀铬铜质插孔成点焊连接，螺旋状电阻丝(2)的首端与直线状电阻丝(4)的末端分别与接线柱(16)相连，并在两接线柱间连接3伏的直流工作电源(8)及0-50欧姆的滑动变阻器(9)；处于螺旋状电阻丝(2)部分的粗调活动触头(5)与处于直线状电阻丝上的细调活动触头(6)之间则用导线依次串联双刀双掷开关(15)、检流计(13)及5KΩ的保护电阻(14)，在保护电阻的两端并联一个单刀单掷开关(15)；在双刀双掷开关(15)的两端则分别连接电动势为1.0183伏的标准电池(11)和普通1号干电池(12)。测量操作程序则与老的线式电位差计的操作程序相同。

Claims (1)

1、一种袖珍线式电位差计，由承载台、螺旋状电阻丝、过渡铜板、直线状电阻丝、粗调活动触头、细调活动触头、米尺、工作电源、限流电阻、双刀双掷开关、标准电池、待测电源、检流计、保护电阻、单刀单掷开关构成，其特征是：承载台由一块长度在0.35-0.40m，宽度在0.15-0.20m，厚度为8-10mm的有机玻璃板或木板构成，一根被均分为15段，其有效总长度为4.5m、直径为0.8mm、电阻率为1.04±0.05μΩ·m成分为Cr20Ni30的镍铬合金电阻丝的前14段成螺旋状并被固定在承载台上，第15段成直线状被固定在有效长度为0.3m的米尺上，此米尺则被固定在承载台上，在螺旋状电阻丝末端与直线状电阻丝的起点之间连有一块3cm×1.5cm×0.3cm的紫铜板，螺旋状电阻丝每相邻两段间的分界点与金属插孔点焊连接，金属插孔为带有外螺纹的金属管，并通过螺帽被固定在承载台上并使其呈锯齿状分布，螺旋状电阻丝的起点和直线状电阻丝的末点则分别连接在两接线柱上，在此两接线柱之间串联3伏直流电源和0-50Ω的滑线电阻，两活动触头一个插于螺旋状电阻丝之间的插孔中，另一个则与米尺上的电阻丝成点状滑动式接触，在这两触头之间依次串联有双刀双掷开关、检流计和一个5KΩ保护电阻，在双刀双掷开关的两端分别连接电动势为1.0183伏的标准电池和一节普通1号干电池，在保护电阻的两端则并联一个单刀单掷开关。