电表的改装与校正标准报告

电表的改装与校正

实验目的

1. 掌握数字万用电表的使用方法；

掌握运用串并联电路的欧姆定律将电表进行改装的原理和方法； 学会用比较法对电表进行校正，并能够进行级别判断。

实验原理

将表头改装成多量程电流表：

如图1所示，在表头的两端并联小电阻p R 后串联接入电路，根据串并联

有 g R U U =，

即 p g g

g R I I R I )(-= 可推得

g P

g g P

P

g I R R I R R R I )1(

+=+=

由上式可见：如果p R 足够小，则图1中虚线框整个部分可作为电流表来测量大电流。

根据表头的满度电流g I 和内阻g R ，按扩大电流量程的倍数来选用合适的小电阻与表头并联，现将表头改装成

g n nI I = ，g m mI I =的两量程电流表，n 、m 为扩大倍数，且n ＜m 。

如图2所示，据串并联电路的欧姆定律，有： （1）开关

K 扳向I n 时，与表头并联的总电阻为

g p R n R R R 1

1

21-=

+= ① （2）开关K 扳向I m 时，R 2 成为表头内阻的一部分，则与表头并联的分流电

阻为

)(1

1

21R R m R g +

-=

②

由①②两式可得

g R n m n R )1(1-=，g R n m n

m R )1(2--=

③

将表头改装成多量程电压表

如图3所示，若与表头串联大电阻R S 后并联接入电路，根据串并联电路的规律，有

)(s g g R R I U +=。

由上式可见，对于同一表头g R 和g I ，电阻s R 越大，两端承受的电压越大，于是可将此表盘重新标定并作为一个电压表使用。

根据表头的满度电流I g 和内阻g R ，按照电压量程倍数将表头改装成量程为

图４ 两个量程的电压表

图1

图2 两个量程的电流表

图3

n g n R I U =，m g m R I U =的两量程电压表，如图4所示，有：

将双掷开关扳向m U 时，可得：

01

S I U R R g

m

g s ==

+ 上式表明，电压表内阻与相应的量程之比等于表头满度电流的倒数，即常数S 0（Ω/Ｖ），此常数称为电压灵敏度。若知道了S 0和量程，就可以根据“内阻＝量程×S 0”来计算电表各量程对应的内阻了。则有 对改装量程为m U 的电表，其内阻为 021S U R r r R R m g g s =++=+ ④

对改装量程为n U 的电表，其内阻为

01S U R r n g =+ ⑤

由上两式可得 g n R S U r -=01 ； 02)(S U U r n m -= ⑥

用比较法校正电表并确定改装表的级别：

改装表需经校正后才能使用，所谓校正，就是将被校电表与标准电表同时测量一定的电流（或电压），看其指示值与标准表上的值相符合的程度。 实验电路如图5和图6。

将被校表的满刻度分成n 个等间隔的刻度值进行校正，设被校表的指示值为I ，标准表的读数为I 0 ，便可获得一组相应的数据I i 和I 0i ( i ＝1, 2,……n ) 。对每一个被校点，都可算出偏差ΔI i ＝I 0i －I i ，求出ｎ个ΔI i 中绝对值最大的｜ΔI i ｜max ，便可求得被校表的精度

%100max

⨯∆=

量程

i

I E

再根据E 的大小，按“就邻近大档”的原则确定被校表的准确度等级S 。

实验仪器

表头（100μA ），毫安表，电压表，直流稳压电源，电阻箱(2个)，滑线变阻器，双掷开关，导线若干

操作要点

1．用数字万用表测得表头内阻g R 。

2．将μA 100=g I 的表头改装成mA 1=n I ，mA 5=m I 两个量程的电流表 ⑴算出并联电阻1R 、2R 的值；

⑵按实验线路图接好电路，分别对n I 档和m I 档进行校正，记录数据。

图5 校正电流表的电路图

1K Ω

图6 校正电压表的电路图

①Ｉn 档量程校正：K 先接Ｉn 档，使改装表满偏，读出标准表对应值，得出改装表满刻度修正值ΔI ＝I 0－I 。 ②Ｉm 档量程的校正和准确度等级的确定：根据改装表上的刻线，每隔1／5满刻度等间隔地使电流先“由小到大”再“由大到小”，读取改装表各点的指示值Ｉi 及标准表两次对应值Ｉ0i ，算出各组对应的平均值i I 0( i ＝1,2……5)，定出改装表该档的级别，并作出校正曲线。 3．将表头改装为V U n 1=，V U m 5=的两量程电压表： ⑴计算串联电阻阻值1r 和2r

⑵按实验图连接好校准电路，分别对V 1=n U ，V 5=m U 两个量程进行校正，记录数据。

同电流表校正相同，首先测量U n 档的满刻度偏差，然后对U m 档进行校正并确定该档级别，并作出校正曲线。

预习思考题

1．表头量程I g 很小（内阻为R g ），如果改装电流表量程扩大n 倍，应____联_____Ω的电阻；如果改装成量程为U n 的电压表，应____联_____Ω的电阻。 答：并；

g R n 11

-；串；g g

n R I U - 2．校正电流、电压表电路中，滑线变阻器R b 采取____接法，其线路特点是两固定端直接与____相连接，从____和____接负载。其中，校正电流表电路中，1K Ω电阻的作用是___。 答：分压；电源；一固定端；滑动端；保护标准电流表和表头

3．对一个量程为5A 的电流表各刻度进行校正时，发现最大偏差为 A ，则该表的准确度等级是______。

答：%6.1%1005

08

.0=⨯=

E

，所以等级5.2=S 级 数据处理

1．用数字万用表测得表头内阻Ω=K R g 86.2。 2．电流表的校正

⑴根据③式算出并联电阻1R 、2R 的值:

Ω=⨯-=-=

6.632860)110(5010)1(1g R n m n R ， Ω=⨯--=--=2.2542860)

110(5010

50)1(2g R n m n m R

⑵分别对n I 档和m I 档进行校正： a 、mA I n 1=档量程的校正：

)(005.105.01.20mA I =⨯=； )(10mA I = )(005.00mA I I I =-=∴∆

则此档电流表精度为 %5.0%1001

005.0%100=⨯=

⨯=

I

I

E ∆ 判定级别S=级

b 、mA 5=m I 档量程的校正： 测量数据如下表所示