物理设计性实验多用电表的改装与调试

多用电表的改装与调试【实验目的】1、学习替代法测量微安表的内阻。2、学习将微安表改装成较大量程电流表和电压表的原理和方法。3、熟悉电流表、电压表的构造原理，学会改装并校准电流表、电压表的原理和方法。【实验仪器】直流稳压电压（约6V）,交流电源（约15V）,数字多用表，1.5V干电池（欧姆表专用）,六位电阻箱，滑线变阻器，标准直流电流表，标准直流电压表，pA表头【实验原理】1．表头的主要参数的测定表头的主要参数：量程和内阻。量程是指针偏转满刻度时可测的最大电流值I，也称表头g的满偏电流。表头的内阻R是偏转线圈的直流电阻。电表的内阻是电表两端的电阻。g替代法：测量电路如1-b所示，将K置于1处，调节R使表头满偏（或在某一较大2W示值处），记下此时标准表的读数I；将K置于2处，调节R使标准表的读数仍为I，g22g则R€R。替代法是一种运用很广的测量方法，具有较高的测量准确度。g2图图6-1头”表头有两个重要的参量：一个是满偏电流1（又称为测量范围上限，当测量范围下限为零时，它就等于量程）；另一个是内阻R.将表头改装为大量程的电流表时，应并联一个分流电阻R,使大部分电流从R流过，而同时仍满足流经ss表头的满偏电流为I，如图6-1所示•设改装后的电流表的量程为I，根据欧姆定律得£（I-1），R€I，R，得gsgg6-1)R€6-1)s设I€nI，则gI-RR€ _J_— （6_2）snI-1 n-1gg表头的内阻R由实验室给出，按照所需电流表的量程I，由（6-1）式或（6-2）式可算出分流S

电阻R的阻值.$（二）改装微安表为电压表微安表本身只能用来测量很低的电压（其量程为/•R）.为了满足实际测量的需要，可在微安表上串联一§§个电阻rh（又称分压电阻）；使得待测电压大部分降落在串联的电阻rh上，表头上承担的电压最大值仍然为HIR，如图6-2所示.设改装后的电压表量程为U，由欧§§姆定律I€（R+R），U，得HUR， —R （6-3）HIg（三）改装微安表为欧姆表用来测量电阻的电表称为欧姆表，其原理如图6-3所示.图中E为干电池的电动势，电阻R0由可变电阻Rl和固定电阻R2串联组成，固定电阻R2中包含了电源的内阻，a、b为测量电阻时的接线柱,R为待测电阻.x(6-4)用欧姆表测电阻时，首先需要调零，即将a、b短路（Rx=0），调节可变电阻R],使表头指针偏转到满刻度，这时电路中的电流即为满偏电流.由全电路欧姆定律得(6-4)g0 图6-3可见，欧姆表的零分度线是在表头标尺的满刻度处，它正好与电流表的零分度线位置相反.将R0阻值固定，R+R0就是欧姆表的内阻.0 g0当a、b断开时，Rf，表头指针不动.x当a、b之间接入电阻R时，电路中的电流x(6-5)当R改变时，I也随着改变•可见每一个R值都有一个对应的电流值I•如果我们在标尺上直接标出与I对应的电阻R的值，就制成了欧姆表的标尺•为此用电阻箱代替R，当R=R+R0时，电流为满偏电流的一半，即I=I/2,指针指在表头标尺的中心，习惯上用R.xg0 g i表示R+R0，称之为欧姆表的中值电阻.从电阻箱上取R./2、R.、2R.、3R.……时，记录相应表g0 i i i i头指针的位置，就标出了欧姆表的标尺。可以证明，欧姆表的误差除了与表头的准确度等级有关外，还与指针的偏转角度有关.当指针在欧姆表的中值电阻附近时相对误差最小，为了减少误差，欧姆表—般采用多量程挡位，使待测电阻尽可能地接近欧姆表的中值电阻。由于干电池的电动势和内阻在使用后都会发生变化，欧姆表每次测量前都应调零，即使这样，欧姆表的示值误差也是比较大的，所以一般用欧姆表做快速粗略测量。（四）改装表的校准在规定条件下，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.校准时读出改装表的各个示值A，同时读出标准表对应的示值A,与A对应的修正值„A=A-A•校准的结果可用校准ss

曲线表示：即以Ax为横坐标，以€A为纵坐标，标出各个校准点，然后把相邻的两个校准xx点用直线段连接，就得到了改装表的校准曲线.如图6-4所示就是改装电流表的校准曲线.有了校准曲线，使用改装表时可根据校准曲线修正改装表的读数•改装表的修正值为A+€A.xx例如图6-4中，I=4.00mA时，€I，—0.01mA，改装表的修正值应为I+€I=4.00-0.01=3.99mA.xx实验时，应使用比原表头准确度等级更高的成品表代替标准表.当然，经过校准后的改装表测量时仍然存在仪器误差，这个误差—般大于校准时所用的成品表的误差，成品电流表和电压表的误差参见附录2-7.【实验内容】将表头改装为10mA量程的电流表并校准用电阻箱充当R，与表头并联成5mA的电流表•并决定此改装表标尺的分度.s1•根据给定的表头内阻为Rg,满偏电流Ig用电阻箱充当R，与表头并联成5mA的电流表•并决定此改装表标尺的分度.s按图6-5接线，将机械调零后的改装表与标准电流表接入电路.接通电源，调节电路中的电流，使改装表读数从零逐渐增加到满刻度，然后再逐渐减少到零.同时将改装表和标准表相应的读数I和I填入数xs4.以改装表的读数I为横坐标，4.以改装表的读数I为横坐标，€I，I-1为xxs图6—5图6—6图6—5图6—6将表头改装为5V量程的直流电压表并校准1•根据(6-3)式计算出串联的分压电阻Rh的值•用电阻H箱充当rh，Rh与表头串联成电压表•并决定此改装表标尺的标度.将改装电压表与标准电压表机械调零后，按图6-6接入电路.接通电源，调节滑线变阻器的滑块，使改装电压表的读数从零逐步增加到满度，然后再逐渐减少到零，同时将改装表和标准表相应的读数U和U填人数据表6-2.xs以改装表的读数U和8U=U—U，分别为横坐标和纵坐标，在坐标纸上作出改装电x xxs压表的校准曲线.将表头改装为10V量程的交流电压表1•如上图所示，电源改为交流电源，在电源正负极个接上一个2CP型整流二极管。接通电源，调节滑线变阻器的滑块，使改装电压表的读数从零逐步增加到满度，然后再逐渐减少到零，同时将改装表和标准表相应的读数U和U填人数据表6-3.xs以改装表的读数U和5U=U—U，分别为横坐标和纵坐标，在坐标纸上作出改装电x xxs压表的校准曲线.

（四）将表头改装为X1k倍率欧姆表1.根据给定的表头参数I、R及电源电动势E,由（6-4）式求出R00的阻值.2•用电阻箱充当R2（使其阻值保持不变），滑线变阻器充当R],按图6-4将R2、R1与表头和电池串联，就构成了欧姆表.当a、b两接线柱断路时，表头指针应为零，如不为零应机械调零.3•将图6-3中a、b两接线柱短路，调节滑线变阻器R1，使表头的指针转到满刻度.4•在保持Rl和R2阻值不变的情形下，用另一只电阻箱充当R，取其阻值为欧姆表的中l2 x值电阻R=R+R0的1/2、1、2、3、……，同时记下指针的偏转格数，据此绘制出欧姆表的i 0标尺.【数据表格】表6-1电流表校准数据 £= 」A Rg= QR= Q十、w亠i八。十、|八’g■被校表读数I（mA）x0.00g2.004.006.001 8.0010.00增加时标准表读数Is1（mA）减少时标准表读数Is2（mA）〒€(Is1+O'2皿)s51€I—I(mA)x s x表6-2直流电压表校准数据「=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交流电压表校准数据 I=uAR=QRh= Q/(V)g0.002.004.006.00H 8.0010.00匕（V