实验十-电表改装与校准_(2)

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R2
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图2 返回
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2.改装毫安表为10mA电流表
方法：如图3所示，在表头上并联一个分流电阻R2 。这样可使表头不能承受的那部分电流从R2上分流通 过。这种由表头和并联电阻R2组成的整体（图中虚线 框住的部分）就是改装后的电流表。
设表头改装后 的量程为I，根据 欧姆定律得到
（I-Ig) R2=IgRg
۩ 大学物理实验
实验二 电表改装与校准
物理实验室
目录
1、实验目的 2、实验仪器 3、实验原理 4、实验内容 5、思考题 6、 HLD-ARC-II型电表改装与 校准实验仪使用说明
一、实验目的
1.学习测量微安表（表头）的量程和内阻
2.掌握将1mA表头改成较大量程的电流表和电 压表的方法 3.学会校准电流表和电压表的方法
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四、实验内容
1.当被测电流计接在电路中时，选择适当的电压E
和Rw值使表头满偏，记下此时标准电流表的读数Ia； 不改变电压E和Rw的值，用电阻箱R12（注：接线方法 见附录仪器说明）替代被测电流计，调节电阻箱R12阻 值使标准电流表的读数仍然为Ia，此时电阻箱R3的阻 值即为被测电流计的内阻 Rg= Ω。
图5
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⑶ 取电阻箱的电阻为一组特定的数值Rxi，读出 相应的偏转格数di，将数据记录在表3。
表3
Rxi （Ω）
0
300 375 500 750 1500 3000 4500 6000 7500
1/5R中 1/4R中 1/3R中 1/2R中 R中 2R中 3R中 4R中 5R中
∞
偏转格数 （di）
RW
若I=nIg，则
R2=Rg/(n-1) ①
+
改装表
R2 +E
图3
+ A
标准表
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4.改装毫安表为欧姆表 用来测量电阻大小的电表称为欧姆表。根据调 零方式的不同，可分为串联分压式和并联分流式两 种。其原理电路如图5所示。 图中E为电源，R3为限流电阻，RW为调“零” 电位器，Rx为被测电阻，Rg为等效表头内阻。图 （b）中，RG与RW一起组成分流电阻。
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R2
+
返回
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2.将一个量程为1mA的表头改装成10mA量程的电
流表
⑴ 根据式R2 = Rg / ( n－1)，计算出分流电阻值
R2=
Ω。
(2)将标准电流表的量程至于20mA,电源调低，电阻
箱阻值调为R2，调节E和RW值，使改装表中的指针由 满标逐渐指到零（下行），在改装表的读数范围内
选取若干等间隔变化的刻度（包括零刻度及满标刻
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1.表头内阻的测量 电流计允许通过的最大电流称为电流计的 量程，用Ig表示，电流计的线圈有一定内阻， 用Rg表示， Ig与Rg是两个表示电流计特性的重 要参数。 测量内阻Rg的常用方法有： ⑴ 半偏法(中值法)；⑵替代法
5
⑵ 替代法 电路如图2。将开关 K与“1”点相连，调 节电源电压和RW，使 表头指针满偏。 然后 将开关K与“2”点相 连，调节电阻箱R2， 使得标准表读数仍为 原值，这时Rg = R2 。
I
E
1 Ig
⑤
Rg RW R3 RX 2
这时指针在表头的中间位置，对应的阻值为中值电阻，显然 R中= Rg+RW+R3。
当Rx=∞（相当于a、b开路）时，I=0，即指针在表头的机械 零位。
所以欧姆表的标度尺为反向刻度，且刻度是不均匀的，电阻
R越大，刻度间隔愈密。如果表头的标度尺预先按已知电阻值
图5
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欧姆表使用前先要调“零”点，即a、b两点短路，（相
当于RX=0），调节RW的阻值，使表头指针正好偏转到满度 。可见，欧姆表的零点是就在表头标度尺的满刻度(即量限)
处，与电流表和电压表的零点正好相反。
在图（a）中，当a、b端接入被测电阻Rx后，电路中的电 流为
I
E
Rg RW R3 RX
⑷ 利用所得数据Rxi、di ，绘制出改装欧姆表的 标度尺(要求大家在坐标纸上作出来，不用作出指针
偏转的幅度，直线就可以)。
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200
500 2000 ∞
100 10.0
0
50
30
20
20.0
30.0
10 40.0
5
0 Ω 50.0 （格数）90°Biblioteka 图6 欧姆表表盘刻度尺示范图
25
谢谢
③
对于给定的表头和线路来说，Rg、RW、R3都是常量。由 此可见，当电源端电压E保持不变时，被测电阻和电流值有
一一对应的关系。即接入不同的电阻，表头就会有不同的偏
转读数，Rx越大，电流 I 越小。短路a、b两端，即Rx=0时
I
E
Ig
Rg RW R3
④
这时指针满偏。
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当Rx=Rg+RW+R3时
刻度，就可以用电流表来直接测量电阻了。
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5.精度级别 我国规定电表的准确度级别分为0.1、0.2、0.5 、1.0、1.5、2.5和5.0级。电表的基本误差(不确定 度)按下式计算：
基本误差△=量程×(精度级别)％ 例如实验室的表头量程为1mA，精度级别1.5级 ，则基本误差
△=1.0×1.5％=0.015(mA) 如果知道一个表头的基本误差我们也可以求出其 精度级别，如一个电表的基本误差为0.04mA，量 程为5mA则精度级别确定如下：
4. 设计一个R中=1500Ω的欧姆表，并确定表盘刻度。
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2
二、实验仪器
返回
V
3
三、实验原理
在实验工作中，我们往往要用不同量程的电 流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压。例 如从几微安到几十安，从几毫伏到几千伏。但电 表厂一般只制造若干规格的微安表和毫安表(通常 称为表头或电流计)，我们可以根据实际需要，用 并联分流电阻或串联分压电阻的方法，把它们改 装成不同量程的电流表和电压表。
+
改装表
+
A
R W
R2
标准表
E +
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改装表格数（格） 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0
下行 标准表读数
上行 (mA) Ig
平均值 改装表读数 (mA) Ix
ΔI= Ix -Ig
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4.改装欧姆表及标定表面刻度 ⑴ 按图5（a）进行连线。将R1、R2电阻箱（这时 作为被测电阻Rx）接于欧姆表的a、b端。 ⑵ 调节电源E=1.5V，将图中a、b两点短路，调 Rw使改装表头指示为零。
Δ 0.04 100% 0.8% I5
由于0.5<0.8<1.0，所以其精度级别为1.0级。
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注意：
如果该精度级别小于原来的表头的精度级 别的话，应该以原表头精度级别为准；也就 是说，如果我们是用的1.5级的表头改装的 这个表的话，则改装表精度级别就还应该是 1.5级，而不是1.0级；通过改装，我们是无 法提高原表的精度级别的。
度），同时记下与各改装表格数相对应的标准表格
数。然后，反方向调节E和RW，使改装表中的指针 由零逐渐指到满标（上行），重复一遍。将数据记
录到表中。
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(3)以改装表读数I改为横坐标，示值误差ΔI为纵坐标，在 坐标纸上作出电流表的校正曲线，并根据两表最大误差 的数值定出改装表的准确度级别。
准确度级别%= |ΔImax|/量程