电表的改装与校正实验报告

实验四电表的改装和校准

实验目的

1．掌握电表扩大量程的原理和方法；

2．能够对电表进行改装和校正；

3．理解电表准确度等级的含义。

实验仪器：

微安表，滑线变阻器，电阻箱，直流稳压电源，毫安表，伏特表，开关等。

实验原理：

常用的直流电流表和直流电压表都有一个共同部分，即表头。表头通常是磁电式微安表。根据分流和分压原理，将表头并联或串联适当阻值的电阻，即可改装成所需量程的电流表或电压表。

一将微安表改装成电流表

微安表的量程I

g

很小，在实际应用中，若测量较大的电流，就必须扩大量程。扩大量程的方法是在微安表的两端并联一分流

电阻R

S

。如图1 所示，这样就使大部分被测电流从分流电阻上流过，而通过微安表的电流不超过原来的量程。

设微安表的量程为I

g ，内阻为R

g

，改装后的量程为I，由图1，

根据欧姆定律可得，

（I - I

g ）R

S

= I

g

R

g

R

S

=

g

g

g

I

I

R

I

-

设n = I /I

g

, 则

R

S =

1

-

n

R

g(1)

由上式可见，要想将微安表的量程扩大原来量程的n 倍，那么只须在表头上并联一个分流电阻，其电阻值为R S =

1

-n R g 。

图1 图2

二 将微安表改装成电压表

我们知道，微安表虽然可以测量电压，但是它的量程为I g R g ，是很低的。在实际应用中，为了能测量较高的电压，在微安表上串联一个附加电阻R H ，如图2所示，这样就可使大部分电压降在串联附加电阻上，而微安表上的电压降很小，仍不超过原来的电压量程I g R g 。

设微安表的量程为I g ，内阻为R g ，欲改装电压表的量程为U ，由图2，根据欧姆定律可得，

I g (R g + R H )=U R H = -g

I U

R g （2）

三 改装表的校准

改装后的电表必须经过校准方可使用。改装后的电流表和电压表的校准电路分别如图3和图4所示。

首先调好表头的机械零点，再把待校的电流表（电压表）与标准表接入图3（或图4）中。然后一一校准各个刻度，同时记下待

校电流表（或电压表）的示值I（或U）和标准表的示值和I

S

（或

U

S

）。以待校表的示值I（或U）为横坐标，示值I（或U）的校

准值∆I= I

S -I（或∆U= U

S

-U）为纵坐标，作校准曲线。作校准曲

线时，相邻两点一律用直线连接，成为一个折线图，不能连成光滑曲线。

图3

图4

实验步骤：

一电流表的改装和校准

1.将量程为50μA的微安表改装成量程为50mA的毫安表。根据

式（1）计算出R

S 的理论值，用电阻箱作为R

S

，将电阻箱调到理

论值并与表头并联构成改装电流表；

2.以实验室给出的毫安表为标准表，按图3连接好电路，然后校准标准表和改装表的机械零点，再校准改装表量程。

3.校准量程：将滑线变阻器调至输出电压为零处，经老师检查无误后合上开关S。再将输出电压缓慢增加，使改装表正好指向满刻度，观察标准表是否指在满刻度50mA处。若不是，则调节电阻箱的阻值，并调节滑线变阻器，使改装表和标准表同时满刻度，这一过程称为校准改装表的量程。校准量程后电阻箱的读数为分流电阻的实际值。

4.校准刻度：校准量程后，调节滑线变阻器，使电流逐渐从大到小，然后再从小到大地变化到满刻度，改装表每改变10mA，记下对应的标准表的读数，填入表中。

5.作校准曲线：根据校准表和改装表的对应值，算出它们的修正值∆I=I s-I x。在坐标纸上画出以∆I为纵坐标，I x为横坐标的校准曲线。

6. 确定电表的准确度等级：找出校正结果中最大的绝对误差（即∆I max）,将它除以电表量程可以得到该电表的标准误差。根据标准误差的大小即可标定电表的准确度等级。

仪表精度等级有0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0

二电压表的改装和校准

1. 将量程为50μA的微安表改装成量程为5V的电压表。根据式（2）计算出R H的理论值，用电阻箱作为R H，将电阻箱调到理论值并与表头串联，即称为改装的电压表；

2. 以实验室给出的直流电压表为标准表，按图4连接好电路，然后校准标准表和改装表的机械零点，再校准改装表量程。

3. 校准量程：将滑线变阻器调至输出电压为零处，经老师检查无误后合上开关S。再将输出电压缓慢增加，同时调节电阻箱的阻值，并调节滑线变阻器，使改装表和标准表同时满刻度。校准量程后电阻箱的读数为分压电阻的实际值。

4. 校准刻度：校准量程后，调节滑线变阻器，使电压逐渐从大到小，然后再从小到大地变化到满刻度，改装表每改变1 V，记下对应的标准表的读数，填入表中。

5. 作校准曲线：根据校准表和改装表的对应值，算出它们的修正值∆U=U s-U x。在坐标纸上画出以∆U为纵坐标，U x为横坐标的校

准曲线。

实验数据处理：

R

g

=3610Ω

1. 将微安表改装成电流表

R

S理论=3.7Ω；R

S实际

=3.6 Ω

最大绝对误差∆I max =3.25mA

标准误差=∆I max/量程×100%=3.25/50×100%=6.5％

电表的准确度等级为级

（这组实验数据不太好，仪表精度等级大于5.0％，说明改装表校的不准。）