海南大学物理实验C教案-电表改装

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附录2：Exel数据处理过程
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学号 000000
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最大绝对误差 标称误差= 量程
最大引用误差=标称误差+标准表等级% 如0.5%<最大引用误差≤1.0%，等级为1.0级
改装表读数I（mA） 标准表读 递增时 数（mA） 递减时 平均 误差 ∆I（mA） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
表1
0.9 1.0
物理·文明 3、算出标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均 值,及计算改装表和标准表之间的误差∆U； 4.以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节 时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作出电Байду номын сангаас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等 级.
表2
改装表读数 （V ） 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 标准表读数（V ） 减小时 增大时 平均值 示值误差∆U（V）
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七、注意事项
1.仪器内部有限流保护措施,但工作时尽可能避免工作电源短 路(或近似短路),以免造成仪器元器件等不必要的损失。 2.实验时应注意电压源的输出量程选择是否正确, 量程一般
物理·文明 满度电流 I g _________ A 被测表头内阻 改装1.5V量程的电压表串联电阻值 表1
改装表读数I（mA） 标准表读 递增时 数（mA） 递减时 平均 误差 ∆I（mA） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
U Rg Ig
R g __________ _
改装10mA量程的电流表并联电阻值 R2 Rg /(n 1)
RM

0.8
0.9
1.0
表2
改装表读数 （V ） 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
标准表读数（V ） 减小时 增大时 平均值
示值误差∆U（V）
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六 数据表格及处理
1、算出标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均 值,及计算改装表和标准表之间的误差∆I； 2.以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节 时两次读数的平均值为纵坐标，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等 级。
d , l 为多次直接测量量, 其不确定度为 :

A
N N
k i i 1
2
(0.63 0.66)2 (0.63 0.66)2 (0.63 0.54)2 (0.63 0.65)2 lA 0.029cm 4 3
k k 1
lB )
0.1 0.058cm 3
只用于电压表改装,其余电流表及欧姆改装建议选用 量程。 3.仪器采用开放式设计，在连接插线时要注意：被改装表头 只允许通过100μΑ的小电流，过载时会损坏表头！要仔细检 查线路和电路参数无误后才能将改装表头接入使用。 4.仪器采用高可靠性能的专用连接线，正常的使用寿命很长。 但使用时须注意不要用力过猛，插线时要对准插孔，避免使 插头的塑料护套变形。
l ? l
2 2 l lA lB 0.0292 0.0582 0.06cm
dA ?
△dB ?
(d) d A dB ?
2 2
E F L D 2d 2 b 2 l 2 ( )2 ( )2 ( )2 ( ) ( ) ( ) E F L D d b l
0.1% ，用按钮开关转换量程。 5. 电阻箱 R : 0 ~ 111111 ,分辨率 0.1 。
6．外电源： AC 220V 10%, 50Hz 。
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三、实验原理 （一） 测量量程 、内阻 ： 1．半电流法也称中值法
测量原理图见图1。当被测电流计接在电路中时，使电流计满 偏，再用十进位电阻箱与电流计并联作为分流电阻改变电阻值 即改变分流程度，当电流计指针指示到中间值，且总电流强度 仍保持不变，显然这时分流电阻值就等于电流计的内阻。
当前无法显示此图像。
仪器误差 / 3
F 4 1103 9.8 1 3 ?
F 4 0.360 9.8 ?
F ? F
L 0.1
1 3
1 3 1 3
?
L ? L
D 0.1
?
D ? D
b ? b
b 0.02
?
物理·文明 二.
一、实验目的 1．测量表头内阻 及满度电流 。 2．掌握将 表头改成较大量程的电流表和电压表 的方法。 3．设计一个 的欧姆表，要求 在 范围内使用能调 零。 4．用电阻器校准欧姆表，画校准曲线，并根据 校准曲线用组装好的欧姆表测未知电阻。 5．学会校准电流表和电压表的方法。
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二、实验仪器 FB308型电表改装与校准实验仪1台 , 附专用连接线等。
2
间接测量的标准不确定度的传递
N f
N
x1 , x 2 , , x n
2 2 2
f 2 f 2 f 2 xn x1 x2 x1 x2 xn
物理·文明 一. F .L.D.b各量均为单次直接测量量, 不确定度为 :
物理·文明 测量原理图见图2。当被测电流计接在电路中时，用十进位电 阻箱替代它，且改变电阻值，当电路中的电压不变时，且电路 中的电流亦保持不变，则电阻箱的电阻值即为被测电流计内阻 。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 。
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（二） 改装为大量程电流表
根据电阻并联规律可知，如果 在表头两端并联上一个阻值适当 的电阻 ，如图3所示，可使表 头不能承受的那部分电流从 上 分流通过。这种由表头和并联电 阻 组成的整体（图中虚线框 住的部分）就是改装后的电流表 。 如需将量程扩大 n倍，则不难得出
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3．将一个量程为 的表头改装成 （或自选）量程的 电压表：
（1）根据电路参数估计E 的 大小，根据式②计算扩程电 阻 R M 的阻值，可用电阻箱R 进行实验。按图9进行连线， 先调节R 值至最大值，再调 节E ；用标准电压表监测到 1.5V 时，再调节 R值，使改 装表指示为满度。于是 1.5V 电压表就改装好了。 （2）用数显电压表作为标准表来校准改装的电压表。 调节电源电压，使改装表指针指到满量程（1.5V ）,记下标 准表读数。然后每隔0.3V 逐步减小改装读数直至零点，再按原 间隔逐步增大到满量程，每次记下标准表相应的读数于表2：
RM U Rg Ig (2)
实际的扩展量程后的电压表原理见图4, 用电压表测电压时， 电压表总是并联在被测电路上。为了不致因为并联了电压表而改 变电路中的工作状态，要求电压表应有较高的内阻。
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五、实验步骤
1.用中值法或替代法测出表头的内阻：
1）中值法测量可参考图 6 接线。先将 E 调至 0V ，接通 E 、 R W ， 被改装表和标准电流表后，先不接入电阻箱 R ，调节 E 中 R W 使改装 表头满偏，记住标准表的读数，此电流即为改装表头的满度电流，
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实验仪器介绍
一、 主要技术参数
1． 电压源： 输出电压连续可调， 用按钮开关转换， 该仪器电压源设计有 0 ~ 2V 、0 ~ 10V 两档， 输出电压值用指针式电压表监测，电压表的满度值与量程开关同步。 2． 被改装电表：采用宽表面表头，量程100A ，内阻约1.6k ，精度 1.5 级 3．标准电压表：量程 20V, 四位半数字式电压表，精度 0.1% 4．标准电流表：分为三个量程: 200A, 2mA, 20mA, 四位半位数字式电流表，精度
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【思考题】 1．测量电流计内阻应注意什么？是否还有别的办 法来测定电流计内阻？能否用欧姆定律来进行测定 ？能否用电桥来进行测定？
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附录1：不确定度的计算方法（参考绪论）

A
N N
k i i 1
2
k k 1
2
B
仪器误差 3

A B
R2 Rg n 1 (1)
图3为扩流后的电流表原理图。用电流表测量电流时，电流 表应串联在被测电路中，所以要求电流表应有较小的内阻。 另外，在表头上并联阻值不同。
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(三）改装为电压表：
一般表头能承受的电压很小，不能用来测 量较大的电压。为了测量较大的电压，可 以给表头串联一个阻值适当的电阻 ，如图4所示，使表头上不能承受的那部 分电压降落在电阻 上。 这种由表头和串联电阻 组成的整体就是电压表，串联的电 阻 叫做扩程电阻。选取不同大小的 ，就可以得到不同 量程的电压表。由图4可求得扩程电阻值为：
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实验题目：电表改装与校准
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海南大学 大学物理实验C 课程教案
适用专业：2013级 适用时间：2014年3月——2014年6月
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教学参考资料
1.海南大学物理实验中心网址： http://210.37.37.223/
2.海南大学网络教学平台: http://jxpt.hainu.edu.cn 大学物理C： http://jxpt.hainu.edu.cn/eol/homepage/common/open course/course/layout/page/index.jsp?courseId=6058 3.百度文库：http://wenku.baidu.com/
I g _________ A ；再接入电阻箱 R （图中虚线所示） 。
改变 R 数值，使被测表头指针 从满度 100A 降低到 50A 处。 注意调节 E 或 R W ，使标准 电流表的读数保持不变。
R g ___________
物理·文明 2．将一个量程为100μA 的表头改装成 1mA（或自选）量 程的电流表 （1）根据电路参数，估计 值大小，并根据式①计算出分流 电阻值 （2）参考图8接线，先将E调 至0V ，检查接线正确后，调 节E 和滑动变阻器 ，使 改装表指到满量程，这时记 录标准表读数。注意： 作 为限流电阻，阻值不要调至 最小值。然后每隔0.2mA逐步 减小读数直至零点，再按原 间隔逐步增大到满量程，每 次记下标准表相应的读数于 表1。