电表的改装与校准实验报告

大学物理实验报告

实验时间：2016年3月14日

实验名称：电表的改装与校准 成绩：

学号：73

实验目的： 班级： 自动化153班

姓名：廖俊智

1、测量微安表头的内电阻Rg，量程Ig

2、掌握将100uA表头改装成10mA的电流表和5V电压表的方法； 3、学会校准电流表和电压表的方法。

实验仪器：

用于改装的微安表头、数字多用表、电阻箱、滑动变阻器、直流稳压电流、导线等。

图 3

实验原理：

1.微安表头的内电阻Rg，量程Ig的测定

测量内阻Rg的方法很多，本实验采用替代法。如图1所示。当被改电流计(表头)接在电路中时，选择适当的电压E和RW值使表头满偏，记下此时标准电流表的读数Ia；不改变电压E和RW的值，用电阻箱R13替代被测电流计，调节电阻箱R13的阻值使标准电流表的读数仍为Ia，此时电阻箱的阻值即为被测电流计的内阻Rg。

+ – mA ° °1 °2 被改装电流计 ° ° + – ° mA E １．将A表头改装成大量程的电流表

因为微安表头的满刻度电流(量程)很小，所以在使用表头测量较大的电流前，需要扩大它的电流量程。扩大量程的方法是，在表头两端并联一个阻值较小的电阻RP（如图1）使流过表头的电流只是总电流的一部分。表头和RP组成的整体就是电流表。RP称为分流电阻。选用不同阻值的RP可以得到不同量程的电流表。

在图1中，当表头满度时，通过电流表的总电流为I，通过表头的电流为Ig。

IIgI-IgARPRg图1

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因为

故得 Rp(IgIIg)Rg （1）

如果表头的内阻Rg已知，则按照所需的电流表量程I，由式(1)可算出分流电阻RP的阻值。

２．电压表的改装

根据欧姆定律U=IR，内阻为Rg的表头，若通以电流Ig，则

RgRS表头两端电压降为Ug=IgRg,因此直流电流表可以对直流电压Ig.AA进行测量。通常Rg的数值不大，所以表头测电压的量程也很小。为了测量较高的电压，需在表头上串联一个阻值较大UgUS的电阻RS(如图2)，使超过表头电压量程的那部分电压降落在电阻RS上，RS称为扩程电阻。选用不同的扩程电阻，可以U得到不同量程的电压表。

在图2中,设改装后伏特计的总电压为U,当表头指针满刻度时,扩程电阻

图2

RS两端的

电压为USIgRsUUg,于是有

UUgURsRg （2）

IgIg根据所需要的电压表量程U和表头内阻Rg,由式(2)可算出扩程电阻RS的阻值。

式(2)中Ig和Ug分别为表头的满刻度电流和满刻度电压。

3．电表的校准

电表扩程后必须经过校准才能使用。所谓校准,就是将改装后的Ix电表与标准表同时对同一个对象(如电流或电压)进行测量比较。

校准电表时,必须先调好零点,再校准量程(满刻度点)。若量程不对,可调节RP或RS,使改装表的量程与标准表的指示数相一致。

0校准刻度时,要同时记下待校表的读数Ix和标准表的读数IS。从而得

到该刻度的修正值IxIsIx。将同一量程的各个刻度都校准一遍,可绘出IxIx的折线图,即校准曲线(图3)。在以后使用这个电表时,可以根据校准曲线对测量值做出修正,以获得较高的准确值。

作校准曲线UxUx(UxUsUx),以Ux为横坐标。

BIx数据表格：

1、电流表扩程及校准数据记录

I标 I改（mA）

0 0 0

0.74 2 0.8 0.06

1.41 4 1.6 0.19

2.15 6 2.4 0.25

2.96 8 3.2 0.24

3. 10 4 0.36

4.38 12 4.8 0.42

I改（格数） 0

I标 I改（mA）

5.15 5.6 0.45

5.83 16 6.4 0.57

6.59 18 7.2 0.61

7.37 20 8 0.63

8.12 22 8.8 0.68

8.9 24 9.6 0.7

9.29 25 10 0.71

I改（格数） 14

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2、改装及校准数据电压表记录

U标 U改（V）

0 0 0

0.398 2 0.4 0.002

0.769 4 0.8 0.011

1.16 6 1.2 0.04

1.551 8 1.6 0.009

1.918 10 2 0.082

2.321 12 2.4 0.079

U改（格数） 0

U标 2.731 3.125 3.526 3.925 4.33 U改（格数） 14

16 18 20 22 U改（V）

2.8 3.2 3.6 4 4.4

0.069

0.075

0.074

0.075

0.07

实验步骤：

1．将量程为100µA的表头扩程至10mA。 （1）计算分流电阻RP理论值。 （2）按图4连接电路。

（3）校准量程，得到RP实际值。 （4）校准改装电流表刻度值。 （5）作校准曲线IxIx折线图。

2．将100µA的表头改装为5V的电压表。 （1）计算扩程电阻RS理论值。 （2）按图5连接电路。

（3）校准量程，得到RS实际值。 （4）校准改装电压表刻度值。 （5）作校准曲线UxUx折线图。

图 4 数据处理：

1、两改装表的校准曲线

电流表改装校准曲线： 电压表改装校准曲线：

误差分析：

1．在调节接入电阻的实际值时，不能达到理想状态。

2．要正确进行读数和记录测量值的有效数字。估读时产生的误差。3．电表本身存在的误差，仪器放久了发生不准确现象。

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4.76 24 4.8 0.04

5

4.94 25 5 0.06

图