电表的改装与校准

电表的改装与校准

电流计表头一般只能测量很小的电流和电压，若要用它来测量较大的电流和电压，就必须对其进行改装来扩大其量程。改装成电阻表或者交流电表等，都是由表头加一些元件组合而成的。各种多量程表（包括多用途的万用表）就是用这种办法制作的。

[实验目的］

1.掌握扩大电表量程的原理和方法。

2.学会用实验方法测定电流计表头的内阻。

3.学会对改装表进行校正和测绘校正曲线，并能理解电表准确度等级的含义。

[实验仪器］

微安表头，电阻箱，滑线变阻器，稳压电源（或电池），标准电压表，标准电流表等。

[实验原理]

电流计表头，也叫微安表，它的工作原理在前面《电磁学实验》中已讲过，请参看《磁电式电表原理》一段的讲述。它有两个重要的参数，一个是量程I g ，一般为几十微安到几百微安，是指针偏满度的最大测量电流值；另一个是内阻R g ，它是U 形磁铁的极掌的圆洞形磁场中可转动线圈的电阻阻值，该阻值大小一般为几百欧到几千欧，该线圈的转轴上装有表针，可指示转角大小。所以μA 表只能测很小的电流和电压，要想测较大的电流、电压、电阻或者其它量，就必须加一些元件进行改装、校准和刻度，而变成一个新量程和新功能的电表。为了说明它的精确度，还要进行测量和计算，按国家颁布布的七个等级标准确认新改装表的等级。

1.电流表的扩大量程

如欲用μA 表测量超过其量程的电流表，就必须扩大其量程。扩大量程的方法是在电表两端并联一个分流电阻R s ，如图7-1所示，图中虚线框内的μA 表和R s 组成了一个新的电流表，设新表量程为I ，则当流入电流为I 时，由于流入

原μA 表的最大电流只能为I g ，所以I －Ig 的电流必须

从分流电阻Rs 上流过。由欧姆定律知

I g R g = (I －Ig)R s

式中，Rg 是μA 表的内阻，分流电阻

g g g s R I I I R -=，令n I I g =称为量程的扩大倍数，则分流电阻为

g s R n R 1

1-= （7—1） 当确定μA 表的参量I g 和R g 后，根据所要扩大量程的倍数n ，就可算出需要并联的分流电阻R s ，实现电表的扩程。同一电表，并联不同的分流电阻R s ，就可得到不同量程的电流表。

2.μA 表改装成电压表

图 7-1

如欲用量程为I g ，内阻为R g 的μA 表测量电压，其

电压量程仅为V g =I g R g ，一般在0.01～0.1V 量级，显然

是很小的。若要用它测量较大的电压，则可采用如图7-2

所示，串联分压电阻R m 的方法来实现。虚线框中的μA

表和R m 组成一只量程为V m 的电压表，该电压表的总内阻为g m g m I V R R =+，分压电阻为 g g

m m R I V R -= （7—2） 在计算R m 时，通常先计算将量程为I g 的μA 表改装成1V 的电压表所需要的总内阻，它等于g

I 1，称为每伏欧姆数，这是一个很重要的参量；当需要将电表改装成量程为V m 的电压表时，只要将V m 乘以每伏欧姆数，然后减去电表内阻R g ，就可确定分压电阻R m 的大小。同一μA 表串联不同的分压电阻R m ，就可得到不同量程的电压表。

3.改装表的校准

电表在扩大量程或改装后，还需要进行校正。校正的目的是：（1）评定该表在扩大量程或改装后准确度的等级；（2）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。

所谓准确度等级是国家对电表规定的质量指标，它以数字形式标明在电表的表盘上，如标明为S 级（S 为0.1,0.2,0.5,1,1.5,2.5,5等七个中的一个），则各点的最大示值误差Δ仪=量程×S%。

常用的简便的校准方法就是比较法，将待校表与级别较高的标准表进行比较。

对扩大量程后的电流表可用标准电流表进行校准，线路如图7-3所示。校准点应选在扩大量程后的电表的全偏转范围内各个标度值的位置上，确定各校正点的ΔI = I x －I s 值。这样不仅可与等级度误差Δ仪作比较，以判定各校正点的ΔI 是否超过Δ仪，而且可作ΔI －I x 曲线，供使用时对读数作修正。

对改装后的电压表则用标准电压表进行校准，线路如图7-4所示。校正点同样应选择在改装表的所有标度值的位置上，确定各校正点的ΔV=V x －V s 值，与等级度误差Δ仪作比较，并作ΔV －V x 曲线。

图 7-2

mA

图7-3 图7-4

4.欧姆表的改装与校定刻度

（1）由给定表头的I g、R g及电源电压变化范围（设为 1.3v~1.6v），计算限流电阻R（=R s+R′）数值的变化范围。

（2）选一固定电阻，使其阻值R s等于R的下限值；再选一个电位器（或电阻箱），使其阻值R′等于或略大于R的上下限值之差。将它们与电源、表头连接电路，就成为一个欧姆表。电路自己设计。

（3）将欧姆表两极短路（R x=0），调节R′，使表头指针指向满刻度。

（4）用电阻箱作R x接到欧姆表两极间，在电阻箱上取几个特定的整数值R si（即把电阻箱取值做为标准值，从0开始改变阻值），记下表头指针相应的刻度d i，利用这一组数据给欧姆表进行读数标度。

（5）调电阻箱使电流I= 0.5Ig，这时电阻箱的值，即为中值电阻值。

[注意事项]

应严格遵守电学实验操作规程。

[预习思考题]

1.电表扩大量程的方法和条件是什么？

2.电表的每伏欧姆数有什么意义，它有何用处？现有某电表，其I g=100μA，R g=1kΩ，欲将它改装成量程为100V的电压表，计算R m。

3.为何要校准电表？方法特点是什么？

4.各电路中变阻器R1起什么作用？开始时活动端应放在什么位置？R2起什么作用？应如何正确调节？

5.能否用μA表再加一些元件设计一个电阻表，注意设计倍率(×1，×10，×100，×1K)，并用标准电阻即电阻箱从0Ω到∞对电阻表进行刻度。

[分析讨论题]

1.能否缩小电表的量程？

2.扩展多量程电流表时，有几种电路方式？比较其优劣。

3.设想测量电表内阻的各种方法。