电表的改装与校正

普通物理试验IV

题目：电表的改装与校正

学院：物理与电子工程学院

班级：2013 级物理学三班

姓名：马维康

学号：201372010340

电表的改装与校正

学院：物理与电子工程学院班级：物理学三班姓名：马维康学号：201372010340摘要:

本实验采用采用半偏法、惠斯通电桥法以及替代法来测量表头的内阻；将量程为500μA的微安表改装成15mA和3040mA多量程的电流表，以及将500μA的微安表改装成15V和30V的电压表，然后分别用标准表和电位差计对改装表进行校正。

通常的电压表、电流表、欧姆表都是由电流表、电阻等组合而成的。改装电表，首先需要知道电流表的三个数据：满偏电流Ig、满偏电压Ug、内电阻Rg.这三个数据中,知道任何两个就可以根据欧姆定律计算出第三个.电流表的满偏电流Ig可以从它的刻度盘上直接读出,Ug或Rg可以用实验方法测出.

关键词：

半偏法；替代法；内阻；扩程电阻；改装电流表；改装电压表

引言：

本实验有几个比较明确的目的。首先，通过本实验，要掌握半偏法、惠斯通电桥法、替代法等几种基本的测表头电阻的原理及其方法。其次，在知道表头电阻以后，能够利用表头制成不同量程的电流表及电压表，在此过程中，必须掌握其原理。最后，要求我们能够熟练应用电势差计校准所制成的电流表或电压表，并能熟练地画出其校正曲线。在此实验中，还应该熟练应用辅助软件以更准确地记录数据而后画出校正曲线。除此之外，此实验是合作探究性实验，因此，通过本实验可以更好地增强团队协作性。

正文：

实验仪器：

微安表、电阻箱、直流稳压电源、开关、导线、标准电流表、电位差计、检流计实验原理：

1.表头内阻的测量

测量内阻Rg的方法很多种，主要有伏安法，惠斯通电桥法，替代法，补偿法，半偏法等，本实验采用半偏法、替代法和惠斯通电桥法分别对内阻进行测量。

1.1半偏法

电路图如下图所示，首先断开开关S1和S2，把滑动变阻器的滑片滑到R1的电阻最大端，然后闭合开关S1，滑动滑片，使电流计G的指针刚好达到满偏，再闭合开关S2，接着缓慢调节电阻箱R0的阻值，使电流计的指针恰好指到一半刻度处，即半偏位置，这时“读出”电阻箱的阻值就是待测电流计内阻的测量值。

（图1）半偏法测电阻

1.2惠斯通电桥法

图2是惠斯通电桥的原理图。图中R1 、R2和Rs是已知阻值的电阻，它们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。四边形的对角A和B之间接电源E；对角C和D之间接有检流计G，它像桥一样。

电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等时，桥路中的电流IG≠0，检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位相等时，“桥”路中的电流IG=0，检流计指针指零，这时我们称电桥处于平衡状态。

当电桥平衡时，可得到Rx的测量公式为：

Rx/Rs=R

1/R

2

（1）

当R1=R2时，有Rx=Rs

（图2）惠斯通电桥法测电阻

1.3替代法

图3是替代法的原理图。此方法多使用了一个比表头G量程大几倍的电流表A，先闭合K1，然后将K2打到B，调节电流表A 的指针使其指到一个电流I,然后将K2打到A，调节电阻箱Rs，使电流表A的指针仍然指到I，则可得Rs= Rx ，其原理图同半偏发一样，只是将其中的R2换成电流表，同时在表头所在的支流添加一个开关K2即可。

（图3）替代法测电阻

2.将微安表改装成电流表

2.1单量程电流表的改装

根据分流原理，将表头并联一个适当阻值的电阻，即可改装成为所需量程的电流表，微安表的量程很小，在实际应用中，若测量较大的电流，就必须扩大量程，其方法如下：

在微安表的两端并联一个分流电阻Rp，这样就使被测电流大部分从分流电

阻流过，而微安表两头仍保持原来允许通过的最大电流Ig，将量程为Ig改装为量程为I的电流表，并联电阻Rp可由下式来计算：

, （2）

其中，n为量程扩大倍数。

（图4）单量程电流表改装图

2.2多量程电流表的改装

多量程电流表的改装原理和单量程电流表的改装原理是大致相同的，只是在其改装图和个电阻的计算方法等方面是不同的，其改装图如下所示：

（图5）多量程电流油盐柴米表的改装

R 1和R

2

的计算方法如下：

R

1+R

2

=IgRg/(I

5

-Ig) （3）

R

1= Ig(Rg+R

2

)/(I

10

-Ig) （4）

则 R

2=IgRg/(I

5

-Ig)-R

1

（5）

由于表头的量程为500μA，其内阻Rg=564.5，则 R

1=31.36，R

2

=31.34

在对改装表进行校正时只需在其一端串联一只标准电流表就可以了，其校正图如下图所示：

（图6）改装电流表的校正

3.将微安表改装成电压表

3.1单量程电压表的改装

（图7）单量程电压表的改装

根据分压原理，将表头串联一个适当的阻值，即可改装成所需量程的电压表，微安表虽然可以测量电压，但是他的量程却很低（一般为0.2V左右），在实际使用时，为了能测量较高的电压，可在微安表上串联一个分压电阻，如上图所示这样就使大部分电压降落在串联的分压电阻上，而微安表的电压将不超过原来量程IgRg，将量程为Ig的表头改装成为量程为V的电压表，串联电阻R可由下式计算：