電表改裝與校準

1、 電表改裝與校準實驗目的     1、測量表頭內(nèi)阻及滿度電流     2、掌握將1mA表頭改成較大量程的電流表和電壓表的方法     3、學會校準電流表和電壓表的方法 實驗原理     常見的磁電式電流計主要由放在永久磁場中的由細漆包線繞制的可以轉動的線圈、用來產(chǎn)生機械反力矩的游絲、指示用的指針和永久磁鐵所組成。當電流通過線圈時，載流線圈在磁場中就產(chǎn)生一磁力矩M磁，使線圈轉動，從而帶動指針偏轉。線圈偏轉角度的大小與通

2、過的電流大小成正比，所以可由指針的偏轉直接指示出電流值。 1、內(nèi)阻的測定 電流計允許通過的最大電流稱為電流計的量程，用Ig表示，電流計的線圈有一定內(nèi)阻，用Rg表示，Ig與Rg是兩個表示電流計特性的重要參數(shù)。 測量內(nèi)阻Rg常用方法有：半電流法也稱中值法和替代法。本實驗用替代法測量電流計內(nèi)阻。測量原理圖見圖1。當被測電流計接在電路中時，用十進位電阻箱替代它，且改變電阻值，當電路中的電壓不變時，且電路中的電流亦保持不變，則電阻箱的電阻值即為被測電流計內(nèi)阻。 替代法是一種運用很廣的測量方法，具有較高的測量準確度。    &

3、#160;     圖1替代法測內(nèi)阻 2、改裝為大量程電流表 根據(jù)電阻并聯(lián)規(guī)律可知，如果在表頭兩端并聯(lián)上一個阻值適當?shù)碾娮鑂2，如圖2所示，可使表頭不能承受的那部分電流從R2（分流電阻）上分流通過。這種由表頭和并聯(lián)電阻R2組成的整體就是改裝后的電流表。如需將量程擴大n倍，則不難得出                     R2=

4、Rg/(n-1)                              圖2為擴流后的電流表原理圖。用電流表測量電流時，電流表應串聯(lián)在被測電路中，所以要求電流表應有較小的內(nèi)阻。另外，在表頭上并聯(lián)阻值不同的分流電阻，便可制成多量程的電流表。     

5、0;    圖  2 改裝電流表                         圖  3改裝電壓表     3、改裝為電壓表     一般表頭能承受的電壓很小，不能用來測量較大的電壓。為了測量較大的電壓，可以給表頭串聯(lián)一個阻值適

6、當?shù)碾娮鑂M，如圖3所示，使表頭上不能承受的那部分電壓降落在電阻RM上。這種由表頭和串聯(lián)電阻RM組成的整體就是電壓表，串聯(lián)的電阻RM叫做擴程電阻（也叫分壓電阻）。選取不同大小的RM，就可以得到不同量程的電壓表。由圖3可求得擴程電阻值為：                              &#

7、160;                                      實際的擴展量程后的電壓表原理見圖3用電壓表測電壓時，電壓表總是并聯(lián)在被測電路上，為了不因并聯(lián)電壓表而改變電路中的工作狀態(tài)，要求電壓表應有較高的內(nèi)阻。

8、0;4、電表的校準 電表在擴大量程或改裝后，還需要進行校準。校準的目的是給出被校電表示值誤差，看其指示值與相應的標準值（從標準表讀出）相符的程度。標準表應該比被校表高12個準確度級別。校準點應選擇被校表刻度的一組整數(shù)值。校準的結果得到電表各個整數(shù)刻度的絕對誤差。選取其中最大的絕對誤差即得改電表的允許誤差，有時也稱最大允許誤差。允許誤差除以電表的量限。再加上標準表的準確度等級a。（校準表級別較高時可忽略），就可估算出該表的準確度等級。若用a表示改裝表的準確度等級，則有          

9、 電表的等級一般分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七個級別，根據(jù)式算出的a達到哪一級就定為哪一級。電表的準確度除用等級表示外，也可用校準曲線表示。即以被校電表的指示值Ixi為橫坐標，以該點的示值誤差（等于被校表的指示值Ixi與標準表相應的指示值Isi的差值，即）為縱坐標，兩個校正點之間用直線段連接，根據(jù)校正數(shù)據(jù)作出呈折線狀的校準曲線（不能畫成光滑曲線）。在以后使用這個電表時，歸根據(jù)校準曲線可以修正電表的讀數(shù)。實驗內(nèi)容 1、用替代法測出表頭的內(nèi)阻，按圖1接線。Rg=         

10、注意：聯(lián)接線路時應將被改裝表頭輸入端的外側接線端接入電路，接通電源之前應將電阻器“”檔至于非零位置。     2、將一個量程為1mA的表頭改裝成5mA量程的電流表    （1）、根據(jù)式計算出分流電阻值R2填入表1，并按圖2接線。   （2）、調(diào)節(jié)滑動變阻器使改裝表指到滿量程，這時記錄標準表讀數(shù)。注意：RW作為限流電阻，阻值不要調(diào)至最小值。然后每隔1mA逐步減小讀數(shù)直至零點，再按原間隔逐步增大到滿量程，每次記下標準表相應的讀數(shù)于表2。   （3）、以改裝表讀數(shù)為橫坐標，標準表由大到小及由

11、小到大調(diào)節(jié)時兩次讀數(shù)的平均值為縱坐標，在坐標紙上作出電流表的校正曲線，并根據(jù)兩表最大誤差的數(shù)值定出改裝表的準確度級別填入表1。    3、將一個量程為1mA的表頭改裝成1.5V量程的電壓表    （1）、根據(jù)式計算分壓電阻RM的阻值填入表3，可用R1、R2進行實驗。按圖3連接校準電路    （2）、調(diào)節(jié)電源電壓，使改裝表指針指到滿量程（1.5V）記下標準表讀數(shù)。然后每隔0.3V逐步減小改裝讀數(shù)直至零點，再按原間隔逐步增大到滿量程，每次記下標準表相應的讀數(shù)于表4。   

12、0;                （3）、以改裝表讀數(shù)為橫坐標，標準表由大到小及由小到大調(diào)節(jié)時兩次讀數(shù)的平均值為縱坐標，在坐標紙上作出電壓表的校正曲線，并根據(jù)兩表最大誤差的數(shù)值定出改裝表的準確度級別。    數(shù)據(jù)處理1. 電流表的改裝與校準表1電流表的改裝電表的精度等級表頭內(nèi)阻Rg（）表頭滿度電流Ig（mA）擴程后的量程 （mA）分流電阻（）標準電流表改裝后的電流表計算值實測值

13、0;      表 2 電流表的校準數(shù)據(jù)改裝表讀數(shù)（mA）標準表讀數(shù)（mA）示值誤差I（mA）減小時增大時平均值1    2    3    4    5    2.電壓表的改裝與校準             

14、                      表3電壓表的改裝電表的精度等級表頭內(nèi)阻Rg（）表頭滿度電壓Ug（V）擴程后的量程 （V）分壓電阻（）標準電壓表改裝后的電壓表計算值實測值       表 4電壓表的校準數(shù)據(jù)改裝表讀數(shù)（V）標準表讀數(shù)（V）示值誤差U（V）減小時增大時平均值0.3 

15、   0.6    0.9    1.2    1.5    3.分別繪制改裝后的電流表和電壓表的校準曲線。     思考題 1.當校準改裝后的電壓表時，標準電壓表示數(shù)偏大，當校準改裝后的電流表時，標準電流示數(shù)偏小，為什么？ 2.用比較法校準電表時，選擇標準表的主要依據(jù)是什么？實驗設計 1.將一微安表頭設計改裝成多量程直流電流、

16、電壓兩用表，其電流檔的量程為5mA和50mA，電壓表的量程為5V和50V，具體要求如下： （1）設計并畫出改裝電表的電路原理圖。 （2）計算附加電阻值（包括兩個分流電阻和兩個分壓電阻）。 實驗提示：要求改裝的兩用表電路具有“整體性”，因此，計算個附加電阻值（分流電阻和分壓電阻時），要注意個量程之間的相互關系以及電流檔和電壓檔之間的相互關系。對于要改裝的電壓檔，是以改裝好的電流表作為改裝電壓表的等效表頭。1. 改裝表頭為歐姆表用來測量電阻大小的電表成為歐姆表，其電路如圖所示。圖中V為電池的端電壓，它與固定電阻Ri，可變電阻R0以及微安表頭相串聯(lián)，Rx是待測電阻。歐姆

17、表測電阻時，首先需要調(diào)零，即將a、b兩點短路（相當于Rx=0），調(diào)節(jié)可變電阻R0，使表頭指針偏轉到滿刻度。這是電路中的電流即為微安表頭的量限Ig。由歐姆定律得   （1）式中Rg為表頭的內(nèi)阻，r= R0+ Ri。 在a、b端接入待測電阻Rx后，電路中的電流為          （2）   當電池端電壓V保持不變時，Rx待測電阻和電流值I有一一對應關系，就是說，介入不同的電阻Rx，表頭的指針就指出不同的偏轉讀數(shù)。如果表頭的標度尺預先按已知電阻刻度，就可以直接

18、用來測量電阻。因為待測電阻Rx越大，電流I就越小，當Rx=時（相當于a、b開路），I=0即表頭的指針在零位，所以，歐姆表的標度尺為反向刻度，且刻度是不均勻的，電阻Rx越大，刻度線間隔越小。   要滿足待測電阻Rx=0時，電路中通過的電流恰為表頭的量限Ig，對于式（1）中的R0和Ri就有一定的要求。因電池的端電壓V在使用過程中會不斷下降，而表頭的內(nèi)阻Rg為常數(shù)，故要求r= R0+ Ri也要跟著改變才能滿足式（3）。實際上，在Rx=0時，表頭的指針偏到滿刻度是通過調(diào)可變電阻（電位器）的阻R0值來實現(xiàn)的。為防止電位器R0調(diào)的過小而燒壞電表，用固定電阻Ri來限制電流。 確定歐姆表電路中可變電阻R0和固定電阻Ri的阻值。其方法如下：一般說新舊干電池的電壓范圍為1.301.65V，考慮調(diào)節(jié)的余地，可取干電池最高電壓Vmax=1.70，最低電壓V。由公式（1）的   可見，V 在VminVmax之間，其變化范圍為（VminVmax）。因此，R0可以用0（）的電位器，而Ri可用