预备实验电表改装.ppt

磁电式直流电表的改装 南京理工大学 基础物理实验中心 引言 电学实验中经常要用电表（电压表和电流表）进行测量，常用的直流电流表和直流电压表都有一个共同的部分，常称为表头。表头通常是一只磁电式微安表，它只允许通过微安级的电流，一般只能测量很小的电流和电压。如果要用它来测量较大的电流或电压，就必须进行改装，以扩大其量程。经过改装后的微安表具有测量较大电流、电压和电阻等多种用途。若在表中配以整流电路将交流变为直流，则它还可以测量交流电的有关参量。我们日常接触到的各种电表几乎都是经过改装的，因此学习改装和校准电表在电学实验部分是非常重要的。 实验目的 了解磁电式直流电表的基本结构和使用方法； 学习扩大电流表量程的方法，了解多用表的改装原理； 学习电表的校准方法。 实验原理 1.磁电式直流电表（又称指针偏转式直流电表） (1)表头结构： 永久磁铁的两极连着带圆筒孔腔的极掌。 极掌之间装有圆柱形软铁芯，其作用是 使极掌和铁芯间的空隙中磁场较强，且 使磁力线以圆柱的轴为中心呈均匀辐射 状。在圆柱行铁芯上支撑有一个可在铁 芯和极掌间的空隙处运动的矩形线圈， 其上固定一根指针或光指针。当有电流 流通时，线圈受电磁力矩作用而偏转， 直到跟游丝的反扭力矩平衡而静止不动 。线圈偏转角的大小与所通过的电流成 正比。电流方向不同，偏转方向也不同。 实验原理 (2)直流电压表和直流电流表： 磁电式直流电表的表头经过改装扩程，可以组成直流电压表和直流电流表，其主要参数如下： （a）量程：改装后的电表常有多个量程，使用时读数共用一个刻度。 （b）内阻：电表两端的电阻。同一电压表的不同量程所对应的内阻是不同的。 （c）电表级别：电表的准确度等级 是用电表基本误差的百分数值表示的。假设电表的准确度等级 及电表的量程 ，则电表的最大允许误差用极限误差 表示： 实验原理 (3)磁电式直流电表的使用方法及注意事项： （a）量程的选择：量程太小，会损坏电表；量程太大，会加大读数误差。 根据电表的准确度等级可求出测量值 的可能的最大相对误差为： 测量值越接近电表的量程，测量误差就越接近电表准确度等级的百分数。当测量值比 选用的电表量程小得多时，测量误差将很大。一般选择测量值为所选量程的2/3. （b）电表连接：电表正负极不得接错；使用电压表时应并联，在使用电流表时应串 联 （c）视差：垂直与刻度表面读数 （d）调零：零点调节螺丝，通电前应检查并调节指针归零 （e）符号：表盘的左右下方通常有表明电表基本结构、级别、安放方式、使用条件 等多种符号，使用前了解清楚。 实验原理 2.测量微安表的内阻 半偏法 电压表法 电流表法 求差法 有效替代法 电桥法 实验原理 2.测量微安表的内阻 半偏分流法：先断开开关 ,接通开关 ,并调节电位器 使微安表达到满量程（或某个较大值）；再接通开关 ，使电阻箱与微安表并联，并调节电阻箱值 ，直到微安表的示值为满量程的1/2,如果电路中的电阻满足 ,则可认为电路电流与接通开关之前近似相等，则有 　　　　。测量值比真值偏小。 实验原理 2.测量微安表的内阻 替代法：先将开关K2接到a点，再接通开关K1，调节分压器R1，在被测表不超过满量程的条件下，使检测表达到某个较大的示值I，然后保持分压器的输出电压不变，然后保持分压器的输出电压不变，将K2改接到开关b点，以电阻箱代表被测表，并调节R0，使检测表示值仍为I，此时的R0就是被测表的内阻。 实验原理 3.磁电式直流电表的改装 (1)将微安表扩程改装为直流电流表 表头并联电阻R即可扩大表头的电流量程。设扩展的电流量程为I，则R 的阻值应为: 实验原理 在微安表上并联不同阻值的分流电阻，可制成多量程的安培表。同理得： 实验原理 多量程电流表并联分流电阻的方式（量程转换方式）通常也有两种：开路转换和闭路转换，通常用后者。图中转换开关K（一般采用波段开关） 实验原理 （2）将微安表改装为直流电压表 实验原理 实验原理 （3）电表的校准 校准的必要性 校准定义：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。 校准的手段：求出改装表的精确等级、校准曲线。 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 根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，常记为K。例如,若0.5%标称误差≤1.0%，则该电表的等级为1.0级。 实验原理 校准曲线：即以被校电表的指示值为横坐标，以校正值（校正值等于标准电表的指示