关于电表的几个问题1

1、关于“电表”的几个问题1、电流表、电压表的读数问题（物理教师2007.2 P19 中学物理实验教学中应介绍仪器误差）在平时的教学中，老师对电流表、电压表的读数要求都作了硬性规定，规定对电流表0.6A、3A量程读数时读到百分位；而对电压表的3V量程读到百分位、15V量程读到十分位。学生也仅仅是照葫芦画瓢，不明白到底为什么这样规定？在此作一说明。测量过程中不可避免地存在着误差，仪器的读数至于读到哪一位并不是由仪器的最小分度值决定，而是由误差决定。误差又分为读数误差和仪器误差，这两种误差都属于系统误差，从误差分析的角度看，有时读数误差较大，有时仪器误差较大，仪器误差有时甚至远大于读数误差，读数误差可

2、以忽略不计，实验测量时应综合考虑两个方面的误差。测量误差的估计应本着宁大勿小的原则，按照这个原则，测量值的误差应等于影响该测量值的各独立因素误差绝对值之和。为正确表示测量结果，规定测量结果的误差取一位，测量值的最末一位与误差位对齐。中学实验中使用的J0407型电流表和J0408型电压表的准确度等级（表示正常条件下电表的基本误差）都是2.5级，表示在任何示值时示值与标准值之差与电表满度值的百分比都不超过±2.5%。1.1电流表的读数0.6A量程：仪器误差为0.6A×2.5%=0.015A刻度盘上总格数为30格，分度值为，如果能估读分度值的1/10，读数误差为：。比较两种误差，

3、仪器误差是主要因素。测量误差：按规定误差取一位，测量值的最末一位与误差位对齐，如图测量结果应表示为：0123A00.20.40.6可见读数误差可以忽略。在测量读数中不估读，不影响测量结果的正确表示。相反，如果将直接读取的值0.520A作为测量的结果，则多写了一位有效数字，夸大了测量的精度。用这样的电表测电流，读数可以不估读或只估读分度值的1/2。同理，3A量程的电流表，仪器误差为3A×2.5%=0.075A。读数误差为测量误差：按规定误差取一位，则测量误差为，误差出现在百分位。如上图读出的测量结果应表示为I=2.60±0.09A，而不是2.6A或2.600A。用这样的电流表

4、测电流，读数估读到百分位。对于电压表，3V量程时，仪器误差为3V×2.5%=0.075V，读数误差为，测量误差为：，按规定，误差出现在百分位，读数时估读到百分位。对于15V量程，仪器误差为15V×2.5%=0.375V，读数误差为，测量误差为：，按规定，误差出现在十分位，读数时估读到十分位。综上可知，测量仪器的读数规则是：有效数字的最后一位要同测量误差位取齐，这是考虑有效数字的依据，因而测量仪器的读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，对常用的测量仪器可按下述方法读数：（1）最小分度是“1”的测

5、量仪器，测量误差出现在下以为，下一位按十分之一估读，如最小分度是1mm的刻度尺，测量误差出现在mm的十分位上，故读到十分之几mm。（2）最小分度是“2”或“5”的测量仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一，或五分之一估读，如学生用的安培表0.6A量程，最小分度为0.02A误差出现在安培百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读。以安培为单位读数时，百分位上的数字可能为0、1、2、9；学生用的伏特表15V量程，最小分度为0.5V， 测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特十分位，估读五分之几小格，以伏特为单位读数时，十分位上的数字可能为0、1、

6、2、9。2、量程选择、档位选择在电学实验的教学中，老师一般告诉学生如下结论：电流表及电压表这两种电表的适当量程应是使指示值大于满度值的以上为宜；欧姆表的档位选择应使指示值在在表盘中间一段，设中值电阻为，一般应利用这个范围（注：不同的资料这个范围的大小不一样，有的取范围，有的取范围）为宜，为什么这样规定？很多人不明白，只是人云亦云，照本宣科，下面就这一规定从误差的角度作一分析。中学阶段实验室中的电表大部分都是磁电式电表，其原理是：指针偏转角大小与所通入的电流大小成正比，电流方向不同，偏转方向也不同，其准确度等级一般为2.5。准确度等级表示正常条件下电表的基本误差。如J0407型电流表和J0408

7、型电压表都是2.5级，表示在任何示值时示值与标准值之差与电表满度值的百分比都不超过±2.5%。对于档，示值的最大可能绝对误差。从以上分析可以看出，在选用电表的量程上，要尽可能使所测数值接近仪表的满量程，这样测得的值相对误差较小。考虑到电流表、电压表的测量值相对误差一般不超过5%，因此在选定电流表和电压表的量程时，“适当”两字的量就界定在使指示值在刻度盘上的以上。欧姆表的准确度定义则不同，如J0411型多用电表电阻档标以2.5符号，表示在任何一处的示值误差不超过标尺弧线全长的±2.5%。如图中所示，。由于分度是不均匀的，所以在标尺的不同部位对应的绝对误差值不同。示值误差：对于

8、分度均匀的电流和电压表，不同示值的绝对误差相同，示值越大则相对误差越小。如前例中电流表示值2.64A时，相对误差。对于欧姆表，它的总内阻等于标尺的中值电阻，用微分方法导出公式。由此式可知：当时相对误差最小，对前例中多用电表，；当或时，；当或时，。所以为了得到较准确的结果，应尽可能利用标尺的中部。当表内电池的电动势变小时，实际的多用电表中采用调解电位器W改变分流比的方法来调零，如图所示。两个支路的电阻值比较接近，这样ab键电阻变化不大，使欧姆表总内阻变化很小，从而减少了由此引入的附加误差。G上述示值误差不包括人读数时产生的误差。（物理教师2007.9 P39 为什么电表量程如此选择）欧姆表原理图

9、如图所示，当接上外电阻时流过电流表的电流为： （1）当欧姆表指针满偏时： （2）式中为欧姆表的总内电阻。从（1）式中可看出，流过电流表的电流与不是线性关系，因此它的刻度是不均匀的，电流示值越小处，欧姆表刻度则越密。推倒欧姆表示值的相对误差表达式：或设满偏电流为时，指针所指刻度处弧长为，当通过表头电流为时，指针所指刻度处弧长为，此时外电阻：因欧姆表总内阻等于刻度中值电阻，所以 （3）示值绝对误差：因为，所以，相对误差 （4）从（4）式可以看出，当时，相对误差有极小值，即指针指在中央刻度时示值相对误差最小，此时。例如，对于2.5级电表，示值相对误差，则中央刻度处，当或，即或时，约为11.3%。而当

10、或，即或时，约为15.6%。所以从减小示值误差角度来看，应尽量使指针指在中央刻度附近。综上所述，电压表、电流表的量程选择应时指针偏转越大，越接近满偏，误差越小；欧姆表的档位选择应是指针越接近刻度盘的中央刻度，误差越小。由和可得：3、欧姆表换档后为什么必须调零？（物理教师2007/2/24多用电表欧姆调零原理分析）在使用欧姆表测电阻的过程中，为了减小误差指针应指到表盘中值附近，指针偏转过大或过小都应换档，若指针偏转过大，说明被测电阻小，应换用低倍率档位；若指针偏转过小，说明被测电阻大，应换用高倍率档位。换档后欧姆表的内阻如何变化？欧姆表的内阻变化后流过电流表的电流如何变化？调零电阻起什么作用？由

11、欧姆表的原理和可知，当时，此时电流表指针指偏转满刻度的一半，也就是在欧姆表表盘的中央刻度处，此刻度值就做中值电阻，。为了使欧姆表各档共用一个刻度标尺，一般都以档的中值电阻为标准，成10倍地扩大。以上海存真仪器仪表有限公司生产的J0411A多用电表为例，档的中值电阻为，此时表的总内阻，的刻度应在刻度盘的中央。当电表的总内阻时，此时的刻度也在刻度盘的中央，即指针指在原来“6”的位置，读数乘以10就是60，这就是档。依此类推。可见，扩大欧姆表的量程就是扩大表的总内阻的值。这实际上是通过欧姆表内的另一附加电路来实现的。J0411A多用电表欧姆表部分电路如图。此型号多用电表的规格指标如下：， ，其中是调零电阻。对于倍率档：简化电路如图。在倍率档中值电阻为6，将两表笔短接欧姆调零时，触头将分为左右两部分，设右侧