磁电式直流电表的改装

磁电式直流电表的改装

【目的要求】

1． 了解磁电式直流电表的基本结构和使用方法 2． 学习扩大量程的方法，了解多用电表的改装原理 3． 学习电表的校准方法 【实验原理】

1． 微安表内阻的测量 方法一、半偏法

如图1所示，2R 为限流电阻。断开2K 调节0R ，1R 使微安表满偏，再合上1K ，1R 保持不变，调节0R 使微安表半偏。测试变阻相的读数即为毫安表的内阻。用此方法必须满足的条件是：210R R R +>>

半偏法的弊端是：调节微安表半偏时，总路上的电流改变，使得结果偏小。要使测量更准确，可在总路上再加一微安表作为检测电表。

方法二、替代法 如图2所示，2R 为限流电阻。合上K 1，并将2K 接到a 端，

将滑片放到合适的位置，使检测表示数I 较大，且两表都不超量程；再将2K 接到b 端，P 的位置不变，调节0R ，使检测表示数仍为I 。此时微安表电阻即为变阻箱示数。即：0g R R = 2． 磁电式电表的改装

（1） 将微安表改装成直流电流

表 如图3所示，()g P g g I I R I R -= 故可解得：1

g P g R R I I =

-

按图4可制成双量程的电流表。

112()()g g g I I R R I R -+= 212()()g g g I I R I R R -=+

由以上两式可得：1121I ()

g g g I R I R I I =

-，

21221)I ()

g g g I R I I R I I -=

-（

（2） 将微安表改装成电压表 如图5所示。S R 为分压电阻

()g g S I R R U += 故可得：S g g

U

R R I =

- 按图6，可将微安表改装成双量程的电压表。 11()g g I R R U +=

122()g g I R R R U ++=

由以上两式可得：11g g U R R I =-，221g g

U

R R R I =-- （3） 电表的校准

按图7校准电流表。其中0R 为限流电阻。比较改装后的电表和标准电流表的读数，将该量程中的各个刻度都校准一遍。作出其校准曲线。求出最大相对误差。

按图8校准电压表。校准每个刻度。并求出最大相对误差 注意：在电学实验中，要先看清滑动变阻器滑片的位置，保证电路安全。

【实验仪器】

待改装的磁电式电表的表头，数字万用表（用做标准表），变阻箱，变阻器（或电位器），直流稳压电源，开关等。 【实验步骤】

1． 测量微安表内阻，

分别按原理图1和原理图2连接电路用半偏法和替代法测量微安表内阻。（合上开关1

K 前注意变阻箱及滑动变阻器的位置，应使电路中电流最小） 2． 将微安表改装成量程为1mA 的电流表

（1） 计算分流电阻P R 的大小。并按原理图3连接电路。

（2） 按原理图7连接校准电路，对改装后的电表校准，先校准零点（机械调零），后校准

满偏（调节P R ，使满偏电流与标准表示数相同）。

（3） 逐渐增加待改装表电流，对每一个刻度进行校准，记录相应的标准表读数，到满偏

后再逐渐减小电流，记录相应的标准电表的读数。

3． 将微安表改装成量程为1V 的电压表

（1） 计算分压电阻P R 的大小。并按原理图4连接电路。

（2） 按原理图8连接校准电路，对改装后的电表校准，先校准零点（机械调零），后校准

满偏（调节P R ，使满偏电流与标准表示数相同）。

（3） 逐渐增加待改装表电压，对每一个刻度进行校准，记录相应的标准表读数，到满偏

后再逐渐减小电压，记录相应的标准电表的读数。

【数据处理】

1． 微安表内阻的测量（实验数据来自李乐章） （1） 用半偏法测得微安表内阻为：g R 1730.0=Ω （2） 用替代法测得微安表的内阻为：g R 1940.0=Ω 2． 将微安表改装成电流表，并校准

由于替代法相对半偏法测量结果校准确，取g R 1940.0=Ω 改装成1mA 的电流表，P R 215.61

g g

R I I =

=Ω-

校准满偏时须改变P R 的值，改变后的值为：202.9Ω 表一 改装后电流表校准 待测电表格数 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 待改装表示数/I mA 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 标准表示数1/I mA （增） 0.000 0203 0.404 0.611 0.809 1.000 标准表示数2/I mA （减） 0.000 0.203 0.408 0.611 0.809 1.000 标准表平均/I mA （减） 0.000 0.203 0.406 0.611 0.809 1.000 电流偏差/I I I mA ∆=- 0.000

0.003

0.006

0.011

0.009

0.000

由上图9可知：

0.011 1.1%1

M e I α=

== 故电表为1.5级

3． 将微安表改装成电压表，并校准（本组数据来自胡毓文，只作了一次校准还不够） 取g R 1910.0=Ω，改装成1V 的电压表需串联电阻8090.0S g g

U

R R I =-=Ω 标准表示数/V 0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 改装表示数/V 0.000 0.205 0.404 0.594 0.782 1.000 绝对误差/V 0.000

0.005

0.004

-0.006

-0.018

0.000

由上图可得：0.018 1.8%1

M e U α=

==，故改装后的电压表为2.5级

【误差分析】

（1） 改装表读数时，表头分别率低造成读数误差，造成视觉误差。 （2） 指针偏转时，存在摩擦矩的误差不能完全消除。 （3） 电阻箱，导线等接触电阻造成误差

（4） 利用半偏法测内阻时，要求12P R R R +>>，但仍存在一定误差。

【说明】

（1）第一组校准数据比较全面，因其经过增大减小电流的两次校准，从而较小磁电式电表指针摆动时摩擦矩带来的误差。