專利名稱：袖珍線式電位差計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線式電位差計，特別是涉及一種將線式電位差計的承載臺的尺寸大幅度縮小的袖珍線式電位差計。
背景技術(shù)：
“電位差計”不僅是電壓、電動勢的測量儀器，也是大學(xué)的基礎(chǔ)物理實驗之一。作為已儀器化的箱式電位差計的制造早已成熟且為公知的技術(shù)。但是，作為為便于學(xué)生充分理解電位差計的原理并有利于培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力的線式電位差計，目前各高校都依然使用著數(shù)十年不變的老式儀器。這種老式儀器的最大缺點是作為此儀器核心部件的承載臺是由一塊長寬分別為1.2m和0.3m的大木板或塑料板構(gòu)成。由于這塊又大又笨的板子在實驗桌上占據(jù)的面積特別大，加之此儀器的配套部件又多，因而造成桌面儀器部件的布局十分凌亂和操作上的極大不便，甚至還會造成相鄰兩組儀器的重疊和干涉；其另一大缺點是作為儀器平衡指示的檢流計的指針的擺動幅度是十分有限的，然而這有限的擺動范圍卻對應(yīng)著在長達(dá)一米的電阻絲上的活動觸點的運動。顯然，與活動觸點在電阻絲上的運動相對應(yīng)的檢流計指針的擺動則必然表現(xiàn)出明顯的遲鈍，這對活動觸點的精確定位和讀數(shù)十分不利，其后果則是測量結(jié)果的誤差偏大。
對老式儀器的這個缺點，實驗指導(dǎo)教師和教儀制造廠的技術(shù)人員都是清楚的，然而卻數(shù)十年不變，其原因究竟何在？由于儀器組件中的標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢是5位有效數(shù)字，為了使測量結(jié)果也能達(dá)到同樣多的有效數(shù)字，則要求儀器上兩活動觸點間的讀數(shù)必須大于或等于1m，為此，設(shè)計人員將其中一根長達(dá)11m的電阻絲通過板子兩端的兩排插孔均分為十一段，并平行排列在承載臺上，在第十一段的下方則安裝一把米尺，電路中的兩個活動觸頭中的粗調(diào)觸頭則在兩排插孔中跳躍式運動，另一精調(diào)觸頭則在第十一米那段電阻絲上左右滑動，粗調(diào)觸頭運動的最小間隔是1m，而精調(diào)觸頭則在第十一段電阻絲上連續(xù)運動，以此達(dá)到儀器的平衡，從而讀出兩觸頭間電阻絲的長度，將此長度代入計算公式后得出待測電壓或電動勢的測量值。按通常的思維，要想在儀器平衡后兩活動觸頭間讀出的長度大于1m，則每段電阻絲的長度則不能少于1m，最理想的就是1m，從而使粗調(diào)觸頭的起點長度處于大于或等于1m的位置，特別是第十一段的長度必須與前十段相同，否則無法保證儀器能找到平衡點?；谶@種認(rèn)識，線式電位差計的承載臺長度自然必須超過1m，所以盡管人們對其前述缺點煩心，卻又認(rèn)為是理所當(dāng)然。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是向社會提供一種袖珍線式電位差計，以解決老式儀器的兩大缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下取一塊長度在0.35-0.40m，寬度在0.15-0.20m，厚度為8-10mm的有機玻璃板或木板作為袖珍線式電位差計的承載臺，再將一根有效總長度為4.5m、直徑為0.8mm、電阻率為1.04±0.05μΩ·m成分為Cr20Ni30的鎳鉻合金電阻絲通過QJ24型電橋等分為15段，前十四段成螺旋狀，第十五段被拉成直線狀并被固定在有效長度為0.3m的米尺上，而米尺則被固定在承載臺上，螺旋狀電阻絲末端與直線狀電阻絲的起點之間通過一塊3×1.5×0.3cm3的紫銅板過渡連接，螺旋狀電阻絲每相鄰兩段間的分界點與金屬插孔點焊連接，金屬插孔為帶有外螺紋的金屬管，并通過螺帽被固定在承載臺上并使其呈鋸齒狀分布，螺旋狀電阻絲的起點和直線狀電阻絲的末點則分別連接在兩接線柱上，在此兩接線柱之間串聯(lián)3伏直流電源和0-50Ω的滑線電阻，兩活動觸頭一個插于螺旋狀電阻絲之間的插孔中，另一個則與米尺上的電阻絲成點狀滑動式接觸，在這兩觸頭之間用導(dǎo)線依次串聯(lián)雙刀雙擲開關(guān)，檢流計和一個5KΩ保護(hù)電阻，在雙刀雙擲開關(guān)的兩端分別連接電動勢為1.0183伏的標(biāo)準(zhǔn)電池和一節(jié)普通1號干電池，在保護(hù)電阻的兩端則并聯(lián)一個單刀單擲開關(guān)。
由于采用上述方案，可收到如下顯著效果1、由于承載臺的尺寸大幅度減小，徹底解決了桌面儀器凌亂、操作不便的難題，從而在不增加實驗室面積和實驗桌的情況下可將實驗的套數(shù)增加一倍以上，從而大大提高了實驗室的利用率。
2、由于采用上述方案，每一段電阻絲由1m縮短為0.3m，這單從表面上看，當(dāng)測量讀數(shù)在小于1m的情況下，其有效數(shù)字的位數(shù)將減少一位變?yōu)樗奈?，這正是線式電位差計至今仍使用1m以上的承載臺的癥結(jié)所在，但實質(zhì)上由于本方案調(diào)整了電阻絲的品種、參數(shù)和電路配置，使測量中的粗調(diào)插頭的起點長度即大于或等于4段電阻絲，其長度已達(dá)到或超過1.2m，再加上細(xì)調(diào)部分的長度，所以最終讀得的總長度絕對大于1m，其有效數(shù)字的位數(shù)仍為五位，因而完全不減少測量結(jié)果的有效數(shù)字。
3、由于米尺上的電阻絲的長度由1m的縮短為0.3m，使檢流計指針的擺動范圍所對應(yīng)的細(xì)調(diào)觸頭在電阻絲上的運動范圍縮減2/3以上，從而使細(xì)調(diào)觸頭在直線段電阻絲上的運動對檢流計產(chǎn)生的影響力擴大為原來的3倍，所以細(xì)調(diào)觸頭即使是在1mm范圍內(nèi)的滑動都會在檢流計上產(chǎn)生明顯的反應(yīng)，這為操作者準(zhǔn)確判斷細(xì)調(diào)觸頭的最終位置即平衡點的確定提供了可靠的依據(jù)，而老的線式電位差計的細(xì)調(diào)觸頭在1mm范圍內(nèi)的滑動則很難看出檢流計指針的反應(yīng)，所以盡管兩者讀數(shù)結(jié)果的第5位都是1mm以內(nèi)的估讀位，但實際上只有前者才有實際的意義，這實質(zhì)上是大大提高了測量靈敏度和測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
4、將老的線式長板電位差計改為袖珍式后，不僅外形美觀，更重要的是可大幅度減少制作材料的用量，從而可大大降低其制造成本。
四

附圖為袖珍線式電位差計的結(jié)構(gòu)及電路圖。
圖中1是承載臺；2是螺旋狀電阻絲；3是過渡銅板；4是直線狀電阻絲；5是粗調(diào)活動觸頭；6是細(xì)調(diào)活動觸頭；7是米尺；8是工作電源；9是限流電阻；10是雙刀雙擲開關(guān)；11是標(biāo)準(zhǔn)電池；12是待測電源；13是檢流計；14是保護(hù)電阻；15是單刀單擲開關(guān)；16是接線柱。
五具體實施例方式
實施例用一塊0.35m×0.15m×0.08m的有機玻璃板作為袖珍線式電位差計的承載臺，然后在臺上鉆孔并將一根成螺旋狀的實際總長度4.5m，直徑0.8mm，電阻率為1.04±0.05μΩ·m成分為Cr20Ni30的鎳鉻合金電阻絲通過QJ24型電橋均分為15段。前14段呈鋸齒狀排列被固定于承載臺上，最后一段被拉直，將其固定于有效長度為30cm的米尺上，米尺則被固定于板上，螺旋狀電阻絲末端與直線狀電阻絲的起點之間被切斷后通過一塊3×1.5×0.3cm3的紫銅板過渡連接，螺旋狀電阻絲每相鄰兩段間的分界點與帶有外螺紋的鍍鉻銅質(zhì)插孔成點焊連接，螺旋狀電阻絲的首端與直線狀電阻絲的末端分別與接線柱相連，并在兩接線柱間連接3伏的直流工作電源及0-50歐姆的滑動變阻器；處于螺旋狀電阻絲部分的粗調(diào)插頭與處于直線狀電阻絲上的細(xì)調(diào)觸頭之間則用導(dǎo)線依次串聯(lián)雙刀雙擲開關(guān)、檢流計及5KΩ的保護(hù)電阻，在保護(hù)電阻的兩端并聯(lián)一個單刀單擲開關(guān)；在雙刀雙擲開關(guān)的兩端則分別連接電動勢為1.0183伏的標(biāo)準(zhǔn)電池和普通1號干電池。測量操作程序則與老的線式電位差計的操作程序相同。
權(quán)利要求
1.一種袖珍線式電位差計，由承載臺、螺旋狀電阻絲、過渡銅板、直線狀電阻絲、粗調(diào)活動觸頭、細(xì)調(diào)活動觸頭、米尺、工作電源、限流電阻、雙刀雙擲開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)電池、待測電源、檢流計、保護(hù)電阻、單刀單擲開關(guān)構(gòu)成，其特征是取一塊長度在0.35-0.40m，寬度在0.15-0.20m，厚度為8-10mm的有機玻璃板或木板制作袖珍線式電位差計的承載臺，再將一根有效總長度為4.5m、直徑為0.8mm、電阻率為1.04±0.05μΩ·m成分為Cr20Ni30的鎳鉻合金電阻絲通過QJ24型電橋均分為15段，前十四段成螺旋狀，第十五段被拉成直線狀并被固定在有效長度為0.3m的米尺上，而米尺則被固定在承載臺上，螺旋狀電阻絲末端與直線狀電阻絲的起點之間通過一塊3×1.5×0.3cm3的紫銅板過渡連接，螺旋狀電阻絲每相鄰兩段間的分界點與金屬插孔點焊連接，金屬插孔為帶有外螺紋的金屬管，并通過螺帽被固定在承載臺上并使其呈鋸齒狀分布，螺旋狀電阻絲的起點和直線狀電阻絲的末點則分別連接在兩接線柱上，在此兩接線柱之間串聯(lián)3伏直流電源和0-50Ω的滑線電阻，兩活動觸頭一個插于螺旋狀電阻絲之間的插孔中，另一個則與米尺上的電阻絲成點狀滑動式接觸，在這兩觸頭之間用導(dǎo)線依次串聯(lián)雙刀雙擲開關(guān)，檢流計和一個5KΩ保護(hù)電阻，在雙刀雙擲開關(guān)的兩端分別連接電動勢為1.0183伏的標(biāo)準(zhǔn)電池和一節(jié)普通1號干電池，在保護(hù)電阻的兩端則并聯(lián)一個單刀單擲開關(guān)。
全文摘要
線式電位差計測電源電動勢是大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗之一，該儀器的核心部件是線式電位差計的承載臺。傳統(tǒng)的承載臺長達(dá)1.2m以上，寬在0.35m以上，這種大尺寸的承載臺不僅造成桌上儀器凌亂、擁塞，更重要的是儀器靈敏度低，測量誤差偏大。本發(fā)明通過調(diào)整承載臺上電阻絲的品種、參數(shù)和電路配置，可使承載臺的尺寸在銳減至原來的1/4的情況下仍可確保測量結(jié)果達(dá)到5位有效數(shù)字，而且使儀器的靈敏度大幅度提高，測量誤差降低。
文檔編號G01R17/20GK1693905SQ20051002093
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者雍志華, 梁德富 申請人:四川大學(xué)