實(shí)驗(yàn)電表的改裝

實(shí)驗(yàn)電表的改裝第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、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、設(shè)計一個R中=1500Ω的歐姆表，要求E在1.3~1.6V范圍內(nèi)使用能調(diào)零4、用電阻器校準(zhǔn)歐姆表，畫校準(zhǔn)曲線，并根據(jù)校準(zhǔn)曲線用組裝好的歐姆表測未知電阻5、學(xué)會校準(zhǔn)電流表和電壓表的方法大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日二、【實(shí)驗(yàn)原理】常見的磁電式電流計主要由放在永久磁場中的由細(xì)漆包線繞制的可以轉(zhuǎn)動的線圈、用來產(chǎn)生機(jī)械反力矩的游絲、指示用的指針和永久磁鐵所組成。當(dāng)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(zhuǎn)動，從而帶動指針偏轉(zhuǎn)。線圈偏轉(zhuǎn)角度的大小與通過的電流大小成正比，所以可由指針的偏轉(zhuǎn)直接指示出電流值。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)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日1、內(nèi)阻Rg測量方法

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

（1）半電流法也稱中值法。

測量原理圖見下圖。當(dāng)被測電流計接在電路中時，使電流計滿偏，再用十進(jìn)位電阻箱與電流計并聯(lián)作為分流電阻，改變電阻值即改變分流程度，當(dāng)電流計指針指示到中間值，且標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)（總電流強(qiáng)度）仍保持不變，可通過調(diào)電源電壓和RW來實(shí)現(xiàn)，顯然這時分流電阻值就等于電流計的內(nèi)阻。

第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日（2）替代法

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

測量原理圖見下圖。當(dāng)被測電流計接在電路中時，用十進(jìn)位電阻箱替代它，且改變電阻值，當(dāng)電路中的電壓不變時，且電路中的電流（標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)）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(yùn)用很廣的測量方法，具有較高的測量準(zhǔn)確度。第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日2、改裝為大量程電流表

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(dāng)?shù)碾娮鑂2，如下圖所示，可使表頭不能承受的那部分電流從R2上分流通過。這種由表頭和并聯(lián)電阻R2組成的整體（圖中虛線框住的部分）就是改裝后的電流表。如需將量程擴(kuò)大n倍，則不難得出R2=Rg/(n-1)第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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。第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日

3、改裝為電壓表

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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)一個阻值適當(dāng)?shù)碾娮鑂M，如下圖所示，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(kuò)程電阻。選取不同大小的RM，就可以得到不同量程的電壓表。由圖可求得擴(kuò)程電阻值為：第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

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(yīng)有較高的內(nèi)阻。第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日

4、改裝毫安表為歐姆表

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

用來測量電阻大小的電表稱為歐姆表。根據(jù)調(diào)零方式的不同，可分為串聯(lián)分壓式和并聯(lián)分流式兩種。其原理電路如下圖所示。（左）（右）第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

RW的阻值，使表頭指針正好偏轉(zhuǎn)到滿度?？梢?，歐姆表的零點(diǎn)是就在表頭標(biāo)度尺的滿刻度(即量限)處，與電流表和電壓表的零點(diǎn)正好相反。在圖（a）中，當(dāng)a、b端接入被測電阻Rx后，電路中的電流為：（2）第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

對于給定的表頭和線路來說，Rg、RW、R3都是常量。由此可見，當(dāng)電源端電壓E保持不變時，被測電阻和電流值有一一對應(yīng)的關(guān)系。即接入不同的電阻，表頭就會有不同的偏轉(zhuǎn)讀數(shù)，Rx越大，電流I越小。短路a、b兩端，即Rx=0時，這時指針滿偏第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)Rx=Rg+RW+R3時Rx=∞（相當(dāng)于a、b開路）時，I=0，即指針在表頭的機(jī)械零位。所以歐姆表的標(biāo)度尺為反向刻度，且刻度是不均勻的，電阻R越大，刻度間隔愈密。如果表頭的標(biāo)度尺預(yù)先按已知電阻值刻度，就可以用電流表來直接測量電阻了。第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日

并聯(lián)分流式歐姆表利用對表頭分流來進(jìn)行調(diào)零的，具體參數(shù)可自行設(shè)計歐姆表在使用過程中電池的端電壓會有所改變，而表頭的內(nèi)阻Rg及限流電阻R3為常量，故要求RW要跟著E的變化而改變，以滿足調(diào)“零”的要求，設(shè)計時用可調(diào)電源模擬電池電壓的變化，范圍取1.3~1.6V即可。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日四、【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】DH4508型電表改裝與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀的使用參見附錄。儀器在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對毫安表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。1、用中值法或替代法測出表頭的內(nèi)阻，按圖1或圖2接線。Rg=Ω2、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①計算出分流電阻值，先將電源調(diào)到最小，RW調(diào)到中間位置，再按圖3接線。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

（2）、慢慢調(diào)節(jié)電源，升高電壓，使改裝表指到滿量程（可配合調(diào)節(jié)RW變阻器），這時記錄標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)。注意：RW作為限流電阻，阻值不要調(diào)至最小值。然后調(diào)小電源電壓，使改裝表每隔1mA（滿量程的1/5）逐步減小讀數(shù)直至零點(diǎn)；(將標(biāo)準(zhǔn)電流表選擇開關(guān)打在20mA檔量程)再調(diào)節(jié)電源電壓按原間隔逐步增大改裝表讀數(shù)到滿量程，每次記下標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)于下表。第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

改裝表讀數(shù)（mA）標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)（mA）

示值誤差ΔI（mA）減小時增加時平均是11345（3）、以改裝表讀數(shù)為橫坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，在坐標(biāo)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(zhǔn)確度級別。第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（4）、重復(fù)以上步驟，將1mA表頭改裝成10mA表頭，可按每隔2mA測量一次。（可選做）。（5）、將面板上的RG和表頭串聯(lián)，作為一個新的表頭，重新測量一組數(shù)據(jù)，并比較擴(kuò)流電阻有何異同（可選做）。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②計算擴(kuò)程電阻RM的阻值，可用R1、R2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（2）、按圖4連接校準(zhǔn)電路。用量程為2V的數(shù)顯電壓表作為標(biāo)準(zhǔn)表來校準(zhǔn)改裝的電壓表。

第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（3）、調(diào)節(jié)電源電壓，使改裝表指針指到滿量程（1.5V），記下標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)。然后每隔0.3V逐步減小改裝讀數(shù)直至零點(diǎn)，再按原間隔逐步增大到滿量程，每次記下標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)于下表：（4）、以改裝表讀數(shù)為橫坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，在坐標(biāo)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(zhǔn)確度級別。第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

改裝表讀數(shù)（V）標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)（V）

示值誤差ΔI（V）減小時增加時平均是0.30.60.91.21.5第二十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（5）、重復(fù)以上步驟，將1mA表頭改成5V表頭，可按每隔1V測量一次。（可選做）。

4、改裝歐姆表及標(biāo)定表面刻度

（1）、根據(jù)表頭參數(shù)Ig和Rg以及電源電壓E，選擇Rw為470Ω，R3為1KΩ，也可自行設(shè)計確定（2）、按圖5（a）進(jìn)行連線。將R1、R2電阻箱（這時作為被測電阻Rx）接于歐姆表的a、b端，調(diào)節(jié)R1、R2，使R中=R1+R2=1500Ω。（3）、調(diào)節(jié)電源E=1.5V，調(diào)Rw使改裝表頭指示為零。

第二十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日大學(xué)物理實(shí)