电表的改装与校准(二)——将表头改装为伏特表、欧姆表;校正改装后的电表

电表的改装与校准（二）

————将表头改装为伏特表、欧姆表；校正改装后的电表【实验目的】

1、了解磁电式电表的基本结构；

2、掌握电表的校准方法，学会作校准曲线。

【实验仪器】

二、电表的改装

（1）将表头改装为安培表

（2）将表头改装为伏特表

表头的满度电压很小，一般为零点几伏。为了测量较大的电压，在表头上串联电阻

R，如图6所示，

使超过表头所能承受的那部分电压降落在电阻

R上。表头和串联电阻

R组成的整体就是伏特表，串联的

电阻

R称为扩程电阻。选用不同大小的

R，就可以得到不同量程的伏特表。

设改装后的电压表量程为U，当表头满刻度时有：0

(1)(1)

g g

g g

U U U

R R n R

I U

-

==-=-

式中，n为电压表的扩程倍数。可见，要将表头测量的电压扩大n倍时，只要在该表头上串联阻值

为(1)

g

n R

-扩程阻值

R。表头的

g

I、

g

R事先测出，根据需要的电压表量程，由上式即可算出应串联的电阻值。一般地，由于电压表量程U远大于表头的量程g

U，串联电阻

R会远大于表头内阻

g

R。

（3）将表头改装为欧姆表

最简单一种电路如图7所示。设待改装表的内阻为

g

R，量程为

g

I。电源电动势E与固定电阻

1

R（称

为限流电阻）、可变电阻

P

R（称为调零电阻）串联。

x

R为被测电阻，测量时将其接在A、B两点之间。

由闭合电路的欧姆定律可知，接入

x

R后，表头所指示的电流：

1

x

g P x

E

I

R R R R

=

+++

当E、1

g P

R R R

++的值一定时，

x

R的一个值与

x

I的一个值相对应，即与表头指针的一个偏转角相对应，所以表面可以按电阻值来划分刻度。现在来看三个特殊的刻度：

（1）当0

x

R=时，即A、B间短路，调节使电路中的电流

1

g

g P

E

I

R R R

=

++

。

此时电流强度最大，表头指针应指在满刻度。

g

R和E是给定的，

P

R是可调节的。如果没有

1

R，

电流可能超过而使表头损坏，所以1R 起限制表头电流不能超过g I 的作用，故称为限流电阻。

（2）当x R =∞时，即A 、B 间断路，电路中电流为零，所以表头指针停留在最初的刻度上，这个刻度就是电阻为∞时的刻度。

（3）当1x g P R R R R =++时，即当待测电阻值恰等于电阻挡内部电阻值时，电流

12()2

g g P I E

I R R R =

=++

此时，表头指针应该刚好指在表面正中央位置，这个刻度表示的电阻值1g P R R R R =++，称为电阻挡的欧姆中心（或中值电阻），用Z R 表示，即1Z g P R R R R =++。式中Z R 是由综合内阻1g P R R R ++确定的。而综合内阻可以随需要决定，也就是说可以根据需要来选定。万用表大多数采用12Ω和24Ω来作为电阻挡刻度的欧姆中心。

综上所述，图7所示电路原则上可以测量0~∞范围内所有阻值。依据被测电阻x R 与电流值x I 的对应关系，可将表头的标度尺按已知电阻值划分刻度，就可以直接用来测量电阻。因为x R =∞时，

0x I =。表头指针在零位；x Z R R =时，2

g

x I I =

，表头指针在正中央；0x R =时，x g I I =，表头指针

在量程g I 处。所以，欧姆表的刻度为反向刻度，且刻度是不均匀的，电阻x R 越大刻度间隔越密。

三、电表的校准

电表扩程后，要经过校准才可以使用。所谓校准就是使被校电表与标准电表同时测量一定的电流（或电压），看其指示值与相应的标准值（从标准电表读出）相符的程度。

校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差。即：100%%α=

⨯≤最大绝对误差

最大相对误差量程

根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，即为K 。例如：若0.5% 1.0%<≤标称误差，则该电表的等级为1.0级。其中0.1α=±、0.2±、0.5±、 1.0±、 1.5±、 2.5±、 5.0±是电表的等级。根据最大相对误差的大小就可以定出电表的等级。

例如：标准某电压表，其量程为0~30V ，若该表在12V 处的误差最大，其值为0.12V ，试确定该表属于哪一级

100%0.12

100%0.4%0.5%30

=

⨯=

⨯=<最大绝对误差

最大相对误差量程

因为0.20.40.5<<，故该表的等级属于0.5级。

电表的标准结果除了用等级表示外，还常用标准曲线表示。即以被校电表的指示值xi I 为横坐标，以校正值i I ∆（i I ∆等于标准电表的指示值si I 与被校表相应的指示值xi I 的差值，即i si xi I I I ∆=-）为纵坐标，两个校正点之间用直线段连接，根据校正数据作出呈折线状的校正曲线（不能画成光滑曲线）。在以后使