大学物理设计性实验-多用电表的改装与调试.docVIP

多用电表的改装与调试 【实验目的】 1、学习替代法测量微安表的内阻。 2、学习将微安表改装成较大量程电流表和电压表的原理和方法。 3、熟悉电流表、电压表的构造原理，学会改装并校准电流表、电压表的原理和方法 直流稳压电压（约6V），交流电源（约15V），数字多用表 ，1.5V干电池（欧姆表专用） ，六位电阻箱 ，滑线变阻器，标准直流电流表，标准直流电压表，μA表头 【实验原理】 1．表头的主要参数的测定 表头的主要参数：量程和内阻。量程是指针偏转满刻度时可测的最大电流值，也称表头的满偏电流。表头的内阻是偏转线圈的直流电阻。电表的内阻是电表两端的电阻。 替代法：测量电路如1-b所示，将置于1处，调节使表头满偏（或在某一较大示值处），记下此时标准表的读数；将置于2处，调节使标准表的读数仍为，则。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。 一 改装微安表为电流表 用来改装的微安表习惯上称为“表头”.表头有两个重要的参量：一个是满偏电流Ig 又称为测量范围上限，当测量范围下限为零时，它就等于量程 ；另一个是内阻Rg.将表头改装为大量程的电流表时，应并联一个分流电阻Rs，使大部分电流从Rs流过，而同时仍满足流经表头的满偏电流为Ig，如图6-1所示.设改装后的电流表的量程为I，根据欧姆定律得，得 （1） 设，则 （2） 表头的内阻Rg由实验室给出，按照所需电流表的量程I，由 6-1 式或 6-2 式可算出分流电阻Rs的阻值. 二 改装微安表为电压表 微安表本身只能用来测量很低的电压 其量程为Ig·Rg .为了满足实际测量的需要，可在微安表上串联一个电阻RH 又称分压电阻 ；使得待测电压大部分降落在串联的电阻RH上，表头上承担的电压最大值仍然为IgRg，如图6-2所示.设改装后的电压表量程为U，由欧姆定律，得 （3） 三 改装微安表为欧姆表 用来测量电阻的电表称为欧姆表，其原理如图6-3所示.图中E为干电池的电动势，电阻R0由可变电阻Rl和固定电阻R2串联组成，固定电阻R2中包含了电源的内阻， a、b为测量电阻时的接线柱，Rx为待测电阻. 用欧姆表测电阻时，首先需要调零，即将a、b短路 Rx 0 ，调节可变电阻R1，使表头指针偏转到满刻度，这时电路中的电流即为满偏电流.由全电路欧姆定律得 6-4 可见，欧姆表的零分度线是在表头标尺的满刻度处，它正好与电流表的零分度线位置相反.将R0阻值固定，Rg+R0就是欧姆表的内阻. 当a、b断开时，Rx ∞，表头指针不动. 当a、b之间接入电阻Rx时，电路中的电流 5 当Rx改变时，I也随着改变.可见每—个Rx值都有—个对应的电流值I.如果我们在标尺上直接标出与I对应的电阻Rx的值，就制成了欧姆表的标尺.为此用电阻箱代替Rx，当Rx Rg+R0时，电流为满偏电流的一半，即I Ig/2，指针指在表头标尺的中心，习惯上用Ri表示Rg+R0,称之为欧姆表的中值电阻.从电阻箱上取Ri/2、Ri、2Ri、3Ri……时，记录相应表头指针的位置，就标出了欧姆表的标尺可以证明，欧姆表的误差除了与表头的准确度等级有关外，还与指针的偏转角度有关.当指针在欧姆表的中值电阻附近时相对误差最小为了减少误差，欧姆表—般采用多量程挡位，使待测电阻尽可能地接近欧姆表的中值电阻由于干电池的电动势和内阻在使用后都会发生变化，欧姆表每次测量前都应调零即使这样，欧姆表的示值误差也是比较大的，所以一般用欧姆表做快速粗略测量 四 改装表的校准 在规定条件下，将改装后的电表与标准表同时对同一对象 电流或电压 进行测量，将测量结果相互比较，以确定改装表的示值误差的过程就是校准.校准时读出改装表的各个示值Ax，同时读出标准表对应的示值As,与Ax对应的修正值.校准的结果可用校准曲线表示：即以Ax为横坐标，以为纵坐标，标出各个校准点，然后把相邻的两个校准点用直线段连接，就得到了改装表的校准曲线.如图6-4所示就是改装电流表的校准曲线.有了校准曲线，使用改装表时可根据校准曲线修正改装表的读数.改装表的修正值为.例如图6-4中，Ix 4.00mA时，，改装表的修正值应为 4.00-0.01 3.99mA. 实验时，应使用比原表头准确度等级更高的成品表代替标准表.当然，经过校准后的改装表测量时仍然存在仪器误差，这个误差—般大于校准时所用的成品表的误差，成品电流表和电压表的误差参见附录2-7. 实验内容 一 将表头改装为A量程的电流表并校准 1.根据给定的表头内阻为Rg ，满偏电流Ig，由 6-1 式或 6-2 式算出分流电阻Rs的值，用电阻箱充当Rs ,与表头并联成5mA的电流表.并决定此改装表标尺的分度. 2.按图6-5接线，将机械调零后的改装表与标准电流表接入电路. 3.接通电源，调节电路中的电流，使改装表读数从零逐渐增加到满刻度，