试验10试验报告举例

1、大学物理实验设计性实验实验报实验题目：将微安表改装成多量程电流表并进行初校班 级：姓 名： 张三 学号：08指导教师：梁一机理学院大学物理实验室实验日期：2012年12月10日将微安表改装成多量程电流表并进行初校实验课题及任务将表头改装成多量程电流表实验课题任务是：利用所给的仪器，结合所学的知识，把表头改装成5mA、10mA双量程电流表，完成电表改装电路所需仪器与校正电路。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出将表头改装成多量程电流表的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出 实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数

2、据处理，得 出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。实验仪器量程500MA的微安表一块，电阻箱 （0.1级）三个，惠斯登电桥、数字电压表 精度（0.08%U+0.1） mV卜3V直流稳压电源、开关各一个、滑线变阻器两个（高值、低值各一个）实验所用公式及物理量符号提示测微安表内阻时，电桥用外接电源并须降压使用，以免测量时微安表过载。图hi 将标称量程为500NA、级别为1.5级的微安表，改装成 5mA、10mA双量程电流表。参考电路如图11-1所示。 先测量微安表的内阻 R和满刻度的电流实际值 Im。用实际测出的R和Im算出R1和R2的数值。实验中 R、R2用电阻箱。课前推导出计算R

3、、R2的公式，画好测 R、I m的电路图。（4）以数字万用表的电压档作为标准表，两个电阻箱串联起来接入电路中，自己拟定校 表电路，初校改装好的电表。对改装表的要求是：两个量程中各点的误码率均不超过2.5% （每个量程校10个点）。课前拟好数据表格。评分参考（10分） 正确的写出实验原理和内阻R测量方法，2分； 正确的选用仪器和 R,、R2的计算方法，2分；写出实验内容及步骤，2分； 计算出R、R2的值，完成改装表任务，2分； 电表的校准及等级的标定，2分。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案， 要求电子 版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。

4、参考书籍物理实验教程陆廷济 胡德敬陈铭南主编大学物理实验讲义（内部资料）将微安表改装成多量程电流表并进行初校.实验目的.学会把表头改装为双量程毫安计的原理和校准方法。.学会测量表头数据的一种简单方法。.熟练基本仪表的调节使用，熟练作校准曲线图.实验仪器量程500 NA的微安表一块，电阻箱（0.1级）三个，惠斯登电桥 ，数字电压表精度（高值，低值各一个）。（0.08%U+0.1） mV , 2V直流稳压电源，开关各一个，滑线变阻器两个三.实验原理1.单臂（惠斯登）电桥的工作原理单臂电桥线路如图1所示，被测表头电阻Rg （即 图中R）与三个已知电阻R1、R2、Rn、连成电桥 的四个臂。四边形的一个

5、对角线接有检流计，称 为“桥”，另一个对角线上接电源E,称为电桥的 电源对角线。电源接通，电桥线路中各支路均有 电流通过。当B, D两点之间的电位相等时，“桥” 路中的电流=0,检流计指针指零，这时电桥处 g于平衡状态。此时Vb =Vd 于是RgRN 一可根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥 臂的电阻，因此，电桥测电阻的计算式为：jRrnR2电阻旦为电桥的比率臂，称为倍率R2k, Rn为比较臂。以QJ-23型箱式电 桥为例，它构造精细，测量范围大（1 106Q）,精确度高（在10105。范围内 精确0.2%）, QJ-23型惠斯登电桥面 板外形如图2: 1-待测电阻

6、Rx接线柱； 2-检流计按钮开G; 3-电源按钮开关 B; 4-检流计；5-检流计调零旋钮；6- 左侧3个接线柱是检流计连接端，当图1-2 QJ-23型电桥面板图连接片接通“外接”时，内附检流计被接入桥路，当连接片连通“内接”时，检 流计被短路，7-外接电源接线柱，箱内为3节2号干电池，约4.5V,使用时应注 意外接电源接线柱是否应短路；8-比率臂，即上述电桥电路中MR的比值，直接 刻在转盘上；9-比较臂，即上述电桥电路中电阻箱 Rn （本处为四个转盘）.用电压表测表头满偏电流：g根据欧姆定律：I = U,因此，当表头偏转至满偏时的电流Yh-r-R空工 = 1 .因为，电路中的电压小，通过的电

7、流最大为R3图1-25 =500RA,且电压表本身的阻值可认为无穷大。所以，可以g忽略从电压表流出的电流，所测电表的满偏电流：I。=!四公式（1）Ri R2 d o bo10mA5mA图s分流的理.扩大电流表量程的方法磁电式电流表是采用并联电阻分流的方法扩大量程的，如图1-3所示，C为公共端；b, d供选择，（1）当电路接b端时，表头改装成量程10mA的毫安表此时，R2与表头串联，与R1并联；量程扩大20倍，即1=201g :U = g Rg R2 : 19 g R当电路接d端时，表头改装成量程5mA的毫安表此时，表头与串联的R和R2并联；量程扩大10倍，即1 = 101g : gU = 1g

8、 Rg =9 g R R? R R1 R2（n）Rg.由1 , 2式推导得：R =R2 =公式 118.改装电表的校正（1）电表在扩大量程或改装后，需要用标准表 进行校准。校准的目的：评定该表在扩大量程 或改装后是否仍符号原电表准确度的等级；绘制校正曲线，以便于对扩大量程或改装后的电表 能准确读数。所谓准确度等级乃是国家对电表规 定的指标，它以数字标在电表的表盘上，如标明 为 S （S 为 0.1 , 0.2 , 0.5 , 1, 1.5 , 2.5 , 5 七 个中的一个），则各点的最大示值误差仪=量程MS%。我国国家标准规定，对单向标尺电表以最大引用误差表示电表的基本误差， 并以电表的基本

9、误差表示电表的准确度等级。电表的最大引用误差（或标称误差）是电表标尺工作部分所出现的最大绝对误差 AXm与量程Xm之比为: XeS =rm =- 100% mX m(2)在规定条件下，将改装后的电表与标准表同时对同一对象(电流或电压)进行测量，将测量结果相互比较，以确定改装表的示值误差的过程就是校准。本实验对扩大量程后的电流表用标准电压表进行校正，线路如图1-4所示。为了方便比较改装表和电压表的读数，取R3 =100G与电压表并联，作为一个标准表，此时，电压表的读数是标准毫安表读数 1000倍，因此，当R3=100Q与 电压表并联时，电压表可作为标准毫安表使用。(3)校正点应选在扩大量程的电表

10、的全偏转范围各个表度值的位置上，确定 各校正点的AI是否超过仪而且可作AIL曲线，供使用时作读数修改。作图时以被校正表的指示值L为横坐标轴，以偏差也为纵坐标轴，根据校正数据葭和AL绘出的图线呈曲折线。四.实验内容和步骤.测量表头量程1g及内阻Rg 注：R3=100Q,电源电压控制在2.0V。如图1-1,用惠斯登电桥”进行测量，检流计内接，记下表头的内阻Rg；如图1-2,以数字万用表的电压档作为标准表来测量电表的满偏电流Ig。g.将表头改装成5mA, 10mA双量程的毫安表.根据表头参数Ig, Rg及量程扩大倍数n,按公式(2)计算出分流电阻R1和R2,并按图1-3接成改装表，R=100Q,电源

11、电压控制在2.0V;.按图1-4连接好校正电路，对改装表进行校正.校正前应检查电表指针指 零.将 七掷向5mA量程，调节滑动变阻器 R和R ,使电流由零逐渐上升，再下降。当待测表指针指在校准点时，记录待校表读数Ix及标准电压表读数U (标)，校准量程共10点。计算出各校正点的N=Ix-Is,画出 校正曲线，并定出改装后电表的等级度.将(掷向10mA量程，进行“”同样的操作.五.数据记录表一.电表内阻Rg测量值测量次数n12345平均值RgS)152.7152.7152.7152.7152.7152.7表二.5mA量程的毫安表校准点(R = 8.5Q , R2 = 8.5Q , R3 = 100

12、Q )Ix(mA )0.501.001.502.002.503.003.504.004.505.00U(V止0.0510.1010.1510.2010.2500.3010.3510.4000.4490.499U(V )F0.0500.0990.1500.1990.2510.2990.3500.3990.4480.500U(V )0.0510.1000.1510.2000.2510.3000.3510.4000.4490.500Is (mA )0.511.001.512.002.513.003.514.004.495.00I (mA )-0.010.00-0.010.00-0.010.00-0.

13、010.000.010.00表三.10mA量程的毫安表校准点（R= 8.5Q , R2= 8.5。，R3 =1000）Ix(mA )1.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.00U(V止0.1010.1990.3010.4010.5010.6000.7010.8010.9001.001U(V JF0.1000.1990.2990.3990.4990.6000.6990.8000.8981.000U(V )0.1010.1990.3000.4000.5000.6000.7000.8010.8991.001Is (mA )1.011.993.004.005.00

14、6.007.008.018.9910.01I (mA )-0.010.010.000.000.000.000.00-0.010.01-0.01当R3=100C时，微安表达满偏，测得 U=0.05V,六.数据处理Rg152.7由公式(1)得:Ri = R2 = = 8.5Q TOC o 1-5 h z 1818R3=100Q, U=0.05V ,ig =U =005V =0.5mAgR3100 cn5R= Ra =X Ra = (152.7C+152.7C+152.7C+152.7C+152.7C ) =152.7。 gg Ig I i =1I 4.nn1-1；giRg的A类不确定度SRg由下式

15、求得:-Rg )=J1Z (Rgi - Rg )=g 5 5 -1 i4 gigRg的B类不确定度的计算： g由于所使用的电桥精度为4nst =(0.2%Rg +0.02Q ),则u = 蔗，按不确定度的合成公式所以：相对不确定度计算：U r = -2% 100% = - 0.191 1 100% = -0.13%Rg152.7,1实验结果电表Rg的测量结果为：Rg= (152.7 0.2)。；Ur =0.13%;P=0.683改装电表的等级度改装量程为5mA电表的等级度：S = rm =巨父100 = 001 乂 100 = 0.2.m 5.00故量程为5mA的电流表的准确度等级为0.2级改

16、装量程为10mA电表的等级度:Ll0.01=100 =100 =0.1.m10.00故量程为10mA的电流表的准确度等级为0.1级改装量程为5 m A的校正曲线图：x / m.-.图（1）改装量程为1OmA的校正曲线图x / mA0.0150.010.005口 /mA 0-0.005-0.01-0.015图(2)七.心得体会本次实验使我更加深刻地理解了表头内阻测量和电表改装的实验原理与操作方法，我深刻的体会到动手能力的重要性。 仅学好理论知识是远远不够的，在 实验过程中，我对实验原理进行了反复的研究， 并作了充分的准备，本以为这次 实验很容易做，但到实验室后才发现有些实验仪器在原理上知道是怎么

17、回事，可实际操作起来就不知道是怎么回事了。在本次实验是我们的第一次设计性实验， 在实验过程中我觉得收获很大，这次实验是很有必要的。在本实验中，由于电桥 采取将待测电阻与标准电阻相比较的方法，同时，作为平衡只是器的检流计只用来判断有无电流并不需要提供读数，具有较高的灵敏度，因此用它来测量电阻， 不存在伏安发测量中所存在的弊端（接入误差），这是惠斯登电桥测量电阻的优 点0本实验中测表头内阻是非常关键的一实验步骤， 表头内阻测量值的准确与否， 决定了你所改装的电流表的等级好坏。改装电表的校正步骤中，连接电路也是关 键的一步。常常有连接好电路，但不通电的，或测量记录数据产生错误，这就是 电路连接错了，但是检查来检查去又不知道哪里错了。 因此连接好电路后，都要 请指导教师来看看。等老师检查好才能开始测量记录数据。 还有，电流上升或下 降校正时，必须是单调上升或单调下降，不得往返测量记录数据，否则会产生较 大的误差。物理