1、電表的改裝與校準 班級：2011級物理四班 姓名： 何小東 學號： 201172010442摘要：本實驗用半偏法與替代法對微安表內(nèi)阻進行測量，將100微安500微安的微安表分別改裝成量程為15毫安30毫安電流表與1.5伏3伏7.5 伏電壓表。分別用標準表測量法與電勢差計測量法對改裝表進行校準。電位差計不需要從待測電路中取出電流，不會干擾到待測電路的工作狀態(tài)，因而可以進行精密測量。由于在結構上采用了高精密度的電阻元件、標準電池和靈敏的檢流計，因而測量結果具有很高的精度。由于學生式電位差計準確度等級為0.1級,而通常所用的電流表只有0.5級,從精度上來說完全可以用電位差計來校準電表。此實驗是一個簡

2、單的設計性實驗，也是電位差計應用實驗。重點要求學生能根據(jù)實驗原理和實驗環(huán)境設計出校準電流表的電路；并學習寫出描述實驗方案的論證、電路設計、操作步驟、數(shù)據(jù)處理、校準結論等內(nèi)容的設計性報告。 An abstract of Potential difference meter does not need to be tested out from the current in the circuit, does not interfere with the tested circuit working state, so it can be for precision measurement. Be

3、cause the structure of the high precision resistor, standard cell and sensitive galvanometer, the measurement results with high accuracy. Because the student type potential difference meter accuracy grade was 0.1, and the current table has only 0.5 levels, from the accuracy is entirely possible to c

4、alibrate the meter with potential difference meter. This experiment is a simple experimental design, is also a potential difference meter application experiment. Key requirements students can according to the experimental principle and experimental environment design circuit calibration current mete

5、r; design report and learning to write a description of the experimental scheme is demonstrated, circuit design, operation procedures, data processing, calibration results etc.實驗儀器： 直流穩(wěn)壓電源 微安表表頭一個 滑線變阻器一個 電阻箱兩個 標準電流表一塊 標準電壓表一塊 單刀雙擲開關一個 導線若干 箱式電勢差計一臺引言：本實驗的目的是掌握將電流計改裝成較大量程的電流表與電壓表的方法與原理并學會用標準表與箱式電勢差計

6、校準改裝表的方法。掌握運用串并聯(lián)電路的歐姆定律將電表進行改裝的原理和方法；學會校準電流表和電壓表；測量表頭內(nèi)阻及滿度電流，測量方法中值法和替代法；了解箱式電位差計的結構；理解電位差計的工作原理，掌握電位差計的使用方法；掌握使用電位差計校準電表的方法；掌握使用運用箱式電位差計校準電壓表；學習簡單電路的設計方法，培養(yǎng)獨立工作的能力。關鍵詞：電位差計 校準電表 電流表 改裝 校正正文：電表在電學測量中有著廣泛的應用，因此如何了解電表和使用電表就顯得十分重要。電流計（表頭）由于構造的原因，一般只能測量較小的電流和電壓，如果要用它來測量較大的電流或電壓，就必須進行該裝，以擴大其量程。萬用表的原理就是對微

7、安表頭進行多量程改裝而來，在電路的測量和故障檢測中得到了廣泛的應用。 一 、測量量程Ig、內(nèi)阻Rg 電流計允許通過的最大電流稱為電流計的量程，用Ig表示，電流計的線圈有一定內(nèi)阻，用Rg表示，Ig與Rg是兩個表示電流計特性的重要參數(shù)。測量內(nèi)阻Rg常用方法有：1.半偏法（也稱中值法）。 測量原理圖見圖一。當被測電流計接在電路中時，使電流計滿偏，再用十進位電阻箱與電流計并聯(lián)作為分流電阻改變電阻值即改變分流程度，當電流計指針指示到中間值，且總電流強度仍保持不變，顯然這時分流電阻值就等于電流計內(nèi)阻。2、代替法。 測量原理圖見圖二。當被測電流計接在電路中時，用十進位電阻箱替代它，且改變電阻值，當電路中的電

8、壓不變時，且電路中的電流亦保持不變，則電阻箱的電阻值即為被測電流計內(nèi)阻。替代法是一種運用很廣的測量方法，具有較高的測量準確度。+ -R1mAR2+ -E+ -標準表改裝表S改裝表+ -R1mAR2+ -E+ -標準表圖一圖二 半偏法測電阻 代替法測電阻 圖三 改裝電流表 圖四 改裝電壓表二、改裝為大量程電流表 根據(jù)電阻并聯(lián)規(guī)律可知，如果表頭兩端并聯(lián)上一個阻值適當?shù)碾娮鑂2，如圖三所示，可使表頭不能承受的那部分電流從R2上分流通過。這種由表頭和并聯(lián)電阻R2組成的整體（圖中虛線框住的部分）就是改裝后的電流表。如需將量程擴大n倍，則不難得出 （1）圖三為擴流后的電流表原理圖。用電流表測量電流時，電流

9、表應串聯(lián)在被測電路中，所以要求電流表應有較小的內(nèi)阻。另外，在表頭上并聯(lián)阻值不同的分流電阻，便可制成多量程的電流表。三、改裝為電壓表 一般表頭能承受的電壓很小，不能用來測量較大的電壓。為了測量較大的電壓，可以給表頭串聯(lián)一個阻值適當?shù)碾娮鑂M，如三 四所示，使表頭上不能承受的那部分電壓降落在電阻RM上。這種由表頭和串聯(lián)電阻RM組成的整體就是電壓表，串聯(lián)的電阻RM叫做擴程電阻。選取不同大小的RM，就可以得到不同量程的電壓表。由圖四可求的擴程電阻值為： （2）實際的擴展量程后的電壓表原理見圖四，用電壓表測電壓時，電壓表總是并聯(lián)在被測電路上。為了不致因為并聯(lián)了電壓表而改變電路中的工作狀態(tài)，要求電壓表應有

10、較高的內(nèi)阻。四、用箱式電勢差計校正電表的原理 箱式電勢差計是用來精確測量電池電動勢或電勢差的專門儀器，如圖五所示，由工作電源E、電阻RAB、限流電阻RP構成一測量電路，其中有穩(wěn)定而準確的電流I0；電源EX和檢測電流計G組成的一種補償電路，調節(jié)P點使G中電流為零，AP間電壓為VAP，則EX=VAP而VAP=RAP · I0 (RAP為A、P間電阻)，所以EX= RAP·I0 （3）即當測量電路的電阻與電流已知時，可得EX之值，如將EX改用標準電池ES，可得ES= RS · I0，或，代入式（3）得 （4）通過滑線變阻器P點的調節(jié)，進行二次電壓比較，取平衡時的RAP和

11、RS值，根據(jù)（4）式可求得待測電壓EX的電動勢。1、用電勢差計測量電動勢(或電壓)及電流 箱式電勢差計的原理如圖六所示，待測電池的兩極或待測電勢差的二點接到X1、X2，圖中的雙刀雙擲開關S1倒向右側，測檢流計和校準電路聯(lián)接，S1倒向左側則檢流計和被測電路聯(lián)接。測回路的電流，如圖七(b)。當R為標準電阻時，測出其兩端的電壓UAB，則電流I等于。2、電勢差計靈敏度、準確度等級及基本誤差 當電勢差計平衡時。從面板上可讀出被測電動勢之值EX，如果這時移動P點使面板值改變，平衡被破壞，檢流計相應地發(fā)生一偏轉，則電勢差計的靈敏度SP定義為如果測得電勢差計靈敏度SP，則根據(jù)檢流計刻度的分辨值，求出靈敏度引入

12、的誤差為。顯然，SP越大由靈敏度引入的誤差越小。電勢差計的允許基本誤差Elim按下式計算，式中為準確度等級，Ux為標度盤示值，Un為基準值(V)，是該量程中10的最高整數(shù)冪。圖五 圖六 圖七五、實驗內(nèi)容及其數(shù)據(jù)處理1、測量微安表內(nèi)阻半偏法 按圖一連接電路，測量并記錄數(shù)據(jù)微安表量程（）測量內(nèi)阻R（）U（V）100 1250.0 9.9 500 562.2 30.0 替代法 按圖二連接電路，測量并記錄數(shù)據(jù)微安表量程（）測量內(nèi)阻R（）U（V） 100 12584 5.2 500 5600 16.3微安表改裝為大量程電流表（1）、100微安表頭改裝為15毫安電流表。、標準表校準，按照圖三連接電路，改變

13、電壓值，從當標準表示數(shù)為零時開始記錄，每隔一毫安記錄一次，同時記下改裝表示數(shù)。Rp:計算值8.4 實驗值8.5I標(mA)01.002.003.004.005.006.007.00I改(mA)01.052.103.0754.055.106.057.05I標(mA)8.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.OOI改(mA)8.109.07510.0511.1012.0513.0516.1015.00箱式電勢差計校準I改（mA）15.013.512.010.59. 07. 56. 04. 53. 01. 5I（mA）14.612.711.610.08.76.95.94

14、.02.71.0I（mA)00.10.20.30.40.50.60.70.81513.51210.59. 07. 56. 04. 53. 01. 5I標(mA）I（2）100微安表頭改裝為30毫安電流表。、標準表校準，按照圖103連接電路，改變電壓值，從當標準表示數(shù)為零時開始記錄，每隔一毫安記錄一次，同時記下改裝表示數(shù)。 Rp:計算值8.4 實驗值8.5I標(mA)0.002.004.006.008.0010.0012.0014.00I改（mA）0.002.054.106，,18.0510.1012.1014.00I標(mA)16.0018.0020.0022.0024.0026.0028.0

15、030.00I改(mA)16.1018.0520.0522.1024.0026.0528.1030.00 箱式電勢差計校準I標(mA)30.0027.0024.0021.0018.0015.00I改(mA)29.8026.8423.8220.8918.0214.96I標(mA)12.009.006.003.000.00I改(mA)12.049.006.032.980.02（3）、500微安表頭改裝為15毫安電流表。、標準表校準，按照圖三連接電路，改變電壓值，從當標準表示數(shù)為零時開始記錄，每隔一毫安記錄一次，同時記下改裝表示數(shù)。 Rp:計算值19.3 實驗值20.0I標(mA)0.001.002

16、.003.004.005.006.007.00I改（mA）0.001.052.103.0754.055.106.057.05I標(mA)8.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.00I改（mA）8.107.07510.0011.0512.07513.0514.1015.00箱式電勢差計校準I標(mA)15.0013.5012.0010.509.00I改（mA）14.7013.4211.7510.308.80I標(mA)7.506.004.503.001.50I改（mA）7.305.904.462.871.35（4）500微安表頭改裝為30毫安電流表.、標準表校準，

17、按照圖103連接電路，改變電壓值，從當標準表示數(shù)為零時開始記錄，每隔兩毫安記錄一次，同時記下改裝表示數(shù)。I標(mA)0.002.004.006.0080010.0012.0014.00I改（mA）0.002.054.056.108.0010.0512.1014.10I標(mA)16.0018.0020.0022.0024.0026.0028.0030.00I改（mA）16.0518.1020.1022.0524.0526.0528.0030.00箱式電勢差計校準I標(mA)0.003.006.009.0012.0015.00I改（mA）0.002.695.808.6411.6014.52I標(

18、mA)18.0021.0024.0027.0030.00I改（mA）17.8920.6323.8226.6729.802、微安表改裝為大量程電壓表（1）100微安表頭改裝為量程為1.5伏電壓表標準表校準，按照圖四連接電路，改變R的值，使標準表示數(shù)從0開始，每隔0.1伏記錄數(shù)據(jù)，并同時記下改裝表示數(shù)。 RH理論值：13750 實驗值：13850U標（V）0.000.1000.2000.3000.4000.5000.6000700U改（V）0.000.1010.2020.3020.4010.5040.6030.702U標（V）0.8000.9001.0001.1001.2001.3001.4001

19、.500U改（V）0.8050.9021.0101.1021.2081.3051.4101.500標準電勢差計校準U標（V）0000.150.300.450.600.75U勢（V）0.000000.150000.300200.498800.600300.75349U標（V）0.901.051.201.351.50U勢（V）0.893581.050001.199021.348421.50040(2)100微安表頭改裝為量程為3伏電壓表標準表校準，按照圖四連接電路，改變R的值，使標準表示數(shù)從0開始，每隔0.2伏記錄數(shù)據(jù)，并同時記下改裝表示數(shù)。 RH理論值：28750 實驗值：29000U標（V）0

20、.000.200.400.600.801.001.201.40U改（V）0.000.190.390.610.791.011.191.39U標（V）1.601.802.002.202.402.602.803.00U改（V）1.611.832.022.212.392.612.793.00標準電勢差計校準U標（V）0.000.300.600.901.201.50U勢（V）0.000000.302350.602150.896891.194951.49695U標（V）1.802.102.402.703.00U勢（V）1.798252.094632.394362.698772.99321（3）100微安表

21、頭改裝為量程為7.5伏電壓表標準表校準，按照圖四連接電路，改變R的值，使標準表示數(shù)從0開始，每隔0.5伏記錄數(shù)據(jù)，并同時記下改裝表示數(shù)。 RH理論值：73750 實驗值：74350U標（V）0.000.501.001.502.002.503.003.50U改（V）0.0000.5101.0501.5102.0502.5103.0103.505U標（V）4.004.505.005.506.006.507.007.50U改（V）4.0104.5055.0105.5056.0006.5257.0057.500標準電勢差計校準U標（V）0.000.751.502.253.003.75U勢（V）0.00

22、0000.749521.493862.249652.986763.74983U標（V）4.505.256.006.757.50U勢（V）4.498755.249325.986506.749327.49865（4）500微安表頭改裝為量程為1.5伏電壓表標準表校準，按照圖四連接電路，改變R的值，使標準表示數(shù)從0開始，每隔0.1伏記錄數(shù)據(jù)，并同時記下改裝表示數(shù)。 RH理論值：2440 實驗值：2470U標（V）0.000.1000.2000.3000.4000.5000.6000700U改（V）0.000.1020.2010.3020.4030.5040.6030.702U標（V）0.8000.9

23、001.0001.1001.2001.3001.4001.500U改（V）0.8010.9021.0021.1031.2011.3021.4051.500標準電勢差計校準U標（V）0000.150.300.450.600.75U勢（V）0.000000.152320.301420.499850.602840.75100U標（V）0.901.051.201.351.50U勢（V）0.898701.049821.213581.339381.51489（5）500微安表頭改裝為量程為3伏電壓表標準表校準，按照圖四連接電路，改變R的值，使標準表示數(shù)從0開始，每隔0.2伏記錄數(shù)據(jù)，并同時記下改裝表示數(shù)。 RH理論值：5440 實驗值：5480U標（V）0.000.200.400.600.801.001.201.40U改（V）0.000.2150.4050.6100.8051.0051.2101.405U標（V）1.601.802.002.202.402.602.803.00U改（V）1.6101.8052.0052.2102.4052.6102.8053.00標準電勢差計校準U標（V）0.000.300.600.901.201.50U勢（V）0.000000.293410.59487