設(shè)計組裝歐姆表

［預(yù)習(xí)資料］設(shè)計組裝歐姆表實驗原理：歐姆表的原理根據(jù)調(diào)零方式的不同，歐姆表可分為串聯(lián)分壓式和并聯(lián)分流式兩種.其原理電路如圖（a）和圖（b）所示.由圖知i=-E_Rz+Rx式中Rz為歐姆表的總內(nèi)阻.對于圖（a）:=R+Rw+式中Rz為歐姆表的總內(nèi)阻.對于圖（a）:=R+Rw+R3RZ=Rg/RG+RW）+R3.當(dāng)歐姆表短路（即RX=0），電路中電流為最大值Im計時’應(yīng)使表頭滿偏（即歐姆表調(diào)零’可通過調(diào)節(jié)RW得到’所以RW稱作歐姆表的調(diào)零電阻）.將I=E代入（1）式可得mR(2)ZI=Rz+Rx可見1與Rx有一對應(yīng)的關(guān)系’如果表頭的標(biāo)度尺預(yù)先按已知電阻值來刻度’就可用來直接測量電阻了.由（2）式可知，I與Rx成非線性，且R=0,1=IR=8,I=0RX=W=2。(2)Rz稱作歐姆表的中值電阻.所以歐姆表的標(biāo)度尺是反向非均勻的，且RX越大，刻度間隔愈密.歐姆表的量程擋可由其中值電阻的數(shù)量級來設(shè)定：通常將數(shù)量級為千歐姆的中值電阻Rz的歐姆表設(shè)定為Rx100擋，。數(shù)量級為幾百歐姆的中值電阻Rz的歐姆表設(shè)定為Rx10擋，數(shù)量級為幾十歐姆的中值電阻Rz的歐姆表設(shè)定為Rx1擋。歐姆表參數(shù)的調(diào)整：設(shè)計好的歐姆表其參數(shù)要在實驗中作出調(diào)整然后才能進(jìn)行校準(zhǔn)。調(diào)整的原則是在標(biāo)準(zhǔn)條件下，組裝表的滿偏（外接電阻Rx=0，時，表頭指示滿偏）和半偏（外接電阻Rx=R時，表頭指示半偏）條件均得到滿足；調(diào)整方法是先由半偏條件改變調(diào)零電^w滑動觸頭位置,再由滿偏條件調(diào)整勺的值,經(jīng)過若干循環(huán)后,最終勺的值可同時滿足滿偏和中偏條件（注意，此調(diào)整方法若改變調(diào)整順序，則調(diào)整最終不收斂，即經(jīng)過若干循環(huán)后，最終R的值不可同時滿足滿偏和中偏條件。）0歐姆表的擴(kuò)程兩種方法：（1）并聯(lián)不同的分流電阻以減小量程：如圖2所示，在相同的電源電壓下，在基準(zhǔn)檔的基礎(chǔ)上，并聯(lián)一電阻R，使回路電流1增大為原來的10倍，中值電阻降為原來的1/10，歐姆表此時量程和倍率都變?yōu)樵瓉淼?/10；若并聯(lián)一電阻R2，使回路電流增大為原來的100倍,中值電阻降為原來的1/100，歐姆表此

時量程和倍率都變?yōu)樵瓉淼?/100。（2）提高電源電壓以增大量程由（4）式可知，在表頭靈敏度（七）不變的情況下，若要增大量程以測更高的阻值的電阻，就要提高電源電壓，使中值電阻增大。定標(biāo)：歐姆表表盤的標(biāo)度尺可按下式確定n=——以——n（3）Rz+R^m式中n為對應(yīng)于Rx的表盤格數(shù)，nm為表盤總格數(shù)（表盤的原刻度是均勻分格的）.實驗任務(wù)將1^=\mA的表頭設(shè)計并組裝成Rx100檔的串、并式歐姆表。要求：1、“Rx100”檔歐姆表的中值電阻范圍1000。WRz<15000；2、所設(shè)計并組裝的歐姆表在工作電源1.30U-1.65V范圍能機(jī)械調(diào)零。實驗室提供儀器的已知參數(shù)：Ig=1mA;Rg=155。；RG=300。；Rw=680。;E0=1.5V設(shè)計參考思路：根據(jù)實驗室提供儀器的已知參數(shù)，選擇滿足設(shè)計要求的串、并式歐姆表的中值電阻Rz，并計算出相應(yīng)的限流電阻R0的設(shè)計值和電源電壓Emin~Emax調(diào)節(jié)范圍的理論值。圖1串式歐姆表電路圖圖2并式歐姆表電路圖1、串式歐姆表x100。檔的電路圖見圖圖1串式歐姆表電路圖圖2并式歐姆表電路圖設(shè)電池新時的電動勢為Emax，壽命終了時的電動勢為Emin，定標(biāo)時的電動勢為E0，相應(yīng)電動勢下的中值電阻分別記為Rzmax、Rzmin、R則有：ER=―0=1500。（理論值）zIgRzmax=R0+R+R=gE——maxI（1）R=R+R=Eming(2)zmin0gIg由（1）、（2）式得AE=氣x-E血=R^xIg=0.68V取E=E-竺=1.5-0.34=1.16V,則E=E+竺=1.5+0.34=1.84Vmin02max02E由（2）式得：R0=-^-R=1005。幺綜上所述：當(dāng)中值電阻取Rz=1500Q時，電源電壓的調(diào)節(jié)范圍1.16~1.84V比設(shè)計要求的大，故滿足設(shè)計要求。2、并式歐姆表x100。檔的電路圖見圖2：，max設(shè)電池新時的電動勢為Emax，壽命終了時的電動勢為Emin，定標(biāo)時的電動勢為E0相應(yīng)電動勢下的中值電阻分別記為Rmax、Rzmin、Rz，max令Rz=1100。由于I=烏=E0一/mRR所以R=E0-'gRg=986.3。0E0/R由圖2可看出，當(dāng)調(diào)零電阻調(diào)到最大時，電源電壓取得最小值E=EminIRE.=IR+(—+1)R0=1.2973VGw同理，當(dāng)調(diào)零電阻調(diào)到最小時，電源電壓取得最大值E=EmaxE=IR+（Mg+1）R=1.6509VmaxggRg0綜上所述：當(dāng)中值電阻取Rz=1100Q時，電源電壓的調(diào)節(jié)范圍1.2973~1.6509V比設(shè)計要求的大，故滿足設(shè)計要求。實驗內(nèi)容在實驗中調(diào)試出并式歐姆表限流電阻R0和電源電壓Emin~Emax的實驗值。對并式歐姆表進(jìn)行定標(biāo)，并制作出歐姆表表盤。在實驗中調(diào)試出串式歐姆表中值電阻Rz和電源電壓Emin~Emax的實驗值。測出“Rx100”檔串式和并式歐姆表在工作電源為1.35V時的中值電阻，由此分析兩種方式歐姆表的優(yōu)劣。實驗數(shù)據(jù)表格1、對并式歐姆表實驗參數(shù)測試（Rz=liooa）參數(shù)R0/Q氣"77理論值986.31.29731.6509實驗值相對誤差（％）2、并式歐姆表定標(biāo)（E=1.5V）R/Q擠100)810070504030201511864210N/格（實測）0.050.0N/格（理論）相對誤差（%）3、對串式歐姆表實驗參數(shù)測試（q=1005Q）參數(shù)Rz/a氣"7Emax/7理論值15001.161