物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)多用電表的改裝與調(diào)試

多用電表的改裝與調(diào)試【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)替代法測(cè)量微安表的內(nèi)阻。2、學(xué)習(xí)將微安表改裝成較大量程電流表和電壓表的原理和方法。3、熟悉電流表、電壓表的構(gòu)造原理，學(xué)會(huì)改裝并校準(zhǔn)電流表、電壓表的原理和方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】直流穩(wěn)壓電壓（約6V）,交流電源（約15V）,數(shù)字多用表，1.5V干電池（歐姆表專用）,六位電阻箱，滑線變阻器，標(biāo)準(zhǔn)直流電流表，標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表，pA表頭【實(shí)驗(yàn)原理】1．表頭的主要參數(shù)的測(cè)定表頭的主要參數(shù)：量程和內(nèi)阻。量程是指針偏轉(zhuǎn)滿刻度時(shí)可測(cè)的最大電流值I，也稱表頭g的滿偏電流。表頭的內(nèi)阻R是偏轉(zhuǎn)線圈的直流電阻。電表的內(nèi)阻是電表兩端的電阻。g替代法：測(cè)量電路如1-b所示，將K置于1處，調(diào)節(jié)R使表頭滿偏（或在某一較大2W示值處），記下此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)I；將K置于2處，調(diào)節(jié)R使標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)仍為I，g22g則R€R。替代法是一種運(yùn)用很廣的測(cè)量方法，具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。g2圖圖6-1頭”表頭有兩個(gè)重要的參量：一個(gè)是滿偏電流1（又稱為測(cè)量范圍上限，當(dāng)測(cè)量范圍下限為零時(shí)，它就等于量程）；另一個(gè)是內(nèi)阻R.將表頭改裝為大量程的電流表時(shí)，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)分流電阻R,使大部分電流從R流過(guò)，而同時(shí)仍滿足流經(jīng)ss表頭的滿偏電流為I，如圖6-1所示?設(shè)改裝后的電流表的量程為I，根據(jù)歐姆定律得￡（I-1），R€I，R，得gsgg6-1)R€6-1)s設(shè)I€nI，則gI-RR€ _J_— （6_2）snI-1 n-1gg表頭的內(nèi)阻R由實(shí)驗(yàn)室給出，按照所需電流表的量程I，由（6-1）式或（6-2）式可算出分流S

電阻R的阻值.$（二）改裝微安表為電壓表微安表本身只能用來(lái)測(cè)量很低的電壓（其量程為/?R）.為了滿足實(shí)際測(cè)量的需要，可在微安表上串聯(lián)一§§個(gè)電阻rh（又稱分壓電阻）；使得待測(cè)電壓大部分降落在串聯(lián)的電阻rh上，表頭上承擔(dān)的電壓最大值仍然為HIR，如圖6-2所示.設(shè)改裝后的電壓表量程為U，由歐§§姆定律I€（R+R），U，得HUR， —R （6-3）HIg（三）改裝微安表為歐姆表用來(lái)測(cè)量電阻的電表稱為歐姆表，其原理如圖6-3所示.圖中E為干電池的電動(dòng)勢(shì)，電阻R0由可變電阻Rl和固定電阻R2串聯(lián)組成，固定電阻R2中包含了電源的內(nèi)阻，a、b為測(cè)量電阻時(shí)的接線柱,R為待測(cè)電阻.x(6-4)用歐姆表測(cè)電阻時(shí)，首先需要調(diào)零，即將a、b短路（Rx=0），調(diào)節(jié)可變電阻R],使表頭指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，這時(shí)電路中的電流即為滿偏電流.由全電路歐姆定律得(6-4)g0 圖6-3可見(jiàn)，歐姆表的零分度線是在表頭標(biāo)尺的滿刻度處，它正好與電流表的零分度線位置相反.將R0阻值固定，R+R0就是歐姆表的內(nèi)阻.0 g0當(dāng)a、b斷開(kāi)時(shí)，Rf，表頭指針不動(dòng).x當(dāng)a、b之間接入電阻R時(shí)，電路中的電流x(6-5)當(dāng)R改變時(shí)，I也隨著改變?可見(jiàn)每一個(gè)R值都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的電流值I?如果我們?cè)跇?biāo)尺上直接標(biāo)出與I對(duì)應(yīng)的電阻R的值，就制成了歐姆表的標(biāo)尺?為此用電阻箱代替R，當(dāng)R=R+R0時(shí)，電流為滿偏電流的一半，即I=I/2,指針指在表頭標(biāo)尺的中心，習(xí)慣上用R.xg0 g i表示R+R0，稱之為歐姆表的中值電阻.從電阻箱上取R./2、R.、2R.、3R.……時(shí)，記錄相應(yīng)表g0 i i i i頭指針的位置，就標(biāo)出了歐姆表的標(biāo)尺?？梢宰C明，歐姆表的誤差除了與表頭的準(zhǔn)確度等級(jí)有關(guān)外，還與指針的偏轉(zhuǎn)角度有關(guān).當(dāng)指針在歐姆表的中值電阻附近時(shí)相對(duì)誤差最小，為了減少誤差，歐姆表—般采用多量程擋位，使待測(cè)電阻盡可能地接近歐姆表的中值電阻。由于干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻在使用后都會(huì)發(fā)生變化，歐姆表每次測(cè)量前都應(yīng)調(diào)零，即使這樣，歐姆表的示值誤差也是比較大的，所以一般用歐姆表做快速粗略測(cè)量。（四）改裝表的校準(zhǔn)在規(guī)定條件下，將改裝后的電表與標(biāo)準(zhǔn)表同時(shí)對(duì)同一對(duì)象（電流或電壓）進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果相互比較，以確定改裝表的示值誤差的過(guò)程就是校準(zhǔn).校準(zhǔn)時(shí)讀出改裝表的各個(gè)示值A(chǔ)，同時(shí)讀出標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)應(yīng)的示值A(chǔ),與A對(duì)應(yīng)的修正值?A=A-A?校準(zhǔn)的結(jié)果可用校準(zhǔn)ss

曲線表示：即以Ax為橫坐標(biāo)，以€A為縱坐標(biāo)，標(biāo)出各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，然后把相鄰的兩個(gè)校準(zhǔn)xx點(diǎn)用直線段連接，就得到了改裝表的校準(zhǔn)曲線.如圖6-4所示就是改裝電流表的校準(zhǔn)曲線.有了校準(zhǔn)曲線，使用改裝表時(shí)可根據(jù)校準(zhǔn)曲線修正改裝表的讀數(shù)?改裝表的修正值為A+€A.xx例如圖6-4中，I=4.00mA時(shí)，€I，—0.01mA，改裝表的修正值應(yīng)為I+€I=4.00-0.01=3.99mA.xx實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使用比原表頭準(zhǔn)確度等級(jí)更高的成品表代替標(biāo)準(zhǔn)表.當(dāng)然，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后的改裝表測(cè)量時(shí)仍然存在儀器誤差，這個(gè)誤差—般大于校準(zhǔn)時(shí)所用的成品表的誤差，成品電流表和電壓表的誤差參見(jiàn)附錄2-7.【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】將表頭改裝為10mA量程的電流表并校準(zhǔn)用電阻箱充當(dāng)R，與表頭并聯(lián)成5mA的電流表?并決定此改裝表標(biāo)尺的分度.s1?根據(jù)給定的表頭內(nèi)阻為Rg,滿偏電流Ig用電阻箱充當(dāng)R，與表頭并聯(lián)成5mA的電流表?并決定此改裝表標(biāo)尺的分度.s按圖6-5接線，將機(jī)械調(diào)零后的改裝表與標(biāo)準(zhǔn)電流表接入電路.接通電源，調(diào)節(jié)電路中的電流，使改裝表讀數(shù)從零逐漸增加到滿刻度，然后再逐漸減少到零.同時(shí)將改裝表和標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)I和I填入數(shù)xs4.以改裝表的讀數(shù)I為橫坐標(biāo)，4.以改裝表的讀數(shù)I為橫坐標(biāo)，€I，I-1為xxs圖6—5圖6—6圖6—5圖6—6將表頭改裝為5V量程的直流電壓表并校準(zhǔn)1?根據(jù)(6-3)式計(jì)算出串聯(lián)的分壓電阻Rh的值?用電阻H箱充當(dāng)rh，Rh與表頭串聯(lián)成電壓表?并決定此改裝表標(biāo)尺的標(biāo)度.將改裝電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表機(jī)械調(diào)零后，按圖6-6接入電路.接通電源，調(diào)節(jié)滑線變阻器的滑塊，使改裝電壓表的讀數(shù)從零逐步增加到滿度，然后再逐漸減少到零，同時(shí)將改裝表和標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)U和U填人數(shù)據(jù)表6-2.xs以改裝表的讀數(shù)U和8U=U—U，分別為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出改裝電x xxs壓表的校準(zhǔn)曲線.將表頭改裝為10V量程的交流電壓表1?如上圖所示，電源改為交流電源，在電源正負(fù)極個(gè)接上一個(gè)2CP型整流二極管。接通電源，調(diào)節(jié)滑線變阻器的滑塊，使改裝電壓表的讀數(shù)從零逐步增加到滿度，然后再逐漸減少到零，同時(shí)將改裝表和標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)U和U填人數(shù)據(jù)表6-3.xs以改裝表的讀數(shù)U和5U=U—U，分別為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出改裝電x xxs壓表的校準(zhǔn)曲線.

（四）將表頭改裝為X1k倍率歐姆表1.根據(jù)給定的表頭參數(shù)I、R及電源電動(dòng)勢(shì)E,由（6-4）式求出R00的阻值.2?用電阻箱充當(dāng)R2（使其阻值保持不變），滑線變阻器充當(dāng)R],按圖6-4將R2、R1與表頭和電池串聯(lián)，就構(gòu)成了歐姆表.當(dāng)a、b兩接線柱斷路時(shí)，表頭指針應(yīng)為零，如不為零應(yīng)機(jī)械調(diào)零.3?將圖6-3中a、b兩接線柱短路，調(diào)節(jié)滑線變阻器R1，使表頭的指針轉(zhuǎn)到滿刻度.4?在保持Rl和R2阻值不變的情形下，用另一只電阻箱充當(dāng)R，取其阻值為歐姆表的中l(wèi)2 x值電阻R=R+R0的1/2、1、2、3、……，同時(shí)記下指針的偏轉(zhuǎn)格數(shù)，據(jù)此繪制出歐姆表的i 0標(biāo)尺.【數(shù)據(jù)表格】表6-1電流表校準(zhǔn)數(shù)據(jù) ￡= 」A Rg= QR= Q十、w亠i八。十、|八’g■被校表讀數(shù)I（mA）x0.00g2.004.006.001 8.0010.00增加時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)Is1（mA）減少時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)Is2（mA）〒€(Is1+O'2皿)s51€I—I(mA)x s x表6-2直流電壓表校準(zhǔn)數(shù)據(jù)「=十“A竹=QRh=—戶；ggHUx(V)0.001.002.003.004.005.00U(V)U（V）U（V）5U€U-U(V)x s x表6-3交流電壓表校準(zhǔn)數(shù)據(jù) I=uAR=QRh= Q/(V)g0.002.004.006.00H 8.0010.00匕（V