1、實(shí)驗(yàn)七 電表改裝與校準(zhǔn),物理實(shí)驗(yàn)室,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),目錄,1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2、實(shí)驗(yàn)儀器,3、實(shí)驗(yàn)原理,5、思考題,6、 DH4508型電表改裝與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀使用說(shuō)明,4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,2,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4.學(xué)會(huì)校準(zhǔn)電流表和電壓表的方法,2.掌握將1mA表頭改成較大量程的電流表和電壓表的方法,3. 設(shè)計(jì)一個(gè)R中=1500的歐姆表，并確定表盤刻度。,1.學(xué)習(xí)測(cè)量微安表（表頭）的量程和內(nèi)阻,返回,3,二、實(shí)驗(yàn)儀器,返回,4,三、實(shí)驗(yàn)原理,在實(shí)驗(yàn)工作中，我們往往要用不同量程的電流表或電壓表來(lái)測(cè)量大小懸殊的電流或電壓。例如從幾微安到幾十安，從幾毫伏到幾千伏。但電表廠一般只制造若干規(guī)格的微安表和毫安表(通常稱為表頭

2、或電流計(jì))，我們可以根據(jù)實(shí)際需要，用并聯(lián)分流電阻或串聯(lián)分壓電阻的方法，把它們改裝成不同量程的電流表和電壓表。,5,1.表頭內(nèi)阻的測(cè)量 電流計(jì)允許通過的最大電流稱為電流計(jì)的量程，用Ig表示，電流計(jì)的線圈有一定內(nèi)阻，用Rg表示， Ig與Rg是兩個(gè)表示電流計(jì)特性的重要參數(shù)。 測(cè)量?jī)?nèi)阻Rg的常用方法有： 半偏法(中值法)；替代法,6, 半偏法 電路如圖1。先斷開K，調(diào)節(jié)電源電壓和RW，使表頭滿偏(即1.00mA)。接通K，反復(fù)調(diào)節(jié)電源電壓、 電阻箱R2和滑線變阻器RW ，使表頭讀數(shù)為原來(lái)讀數(shù)的一半，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)仍為原值，這時(shí) Rg = R2 。,圖1,返回,7, 替代法 電路如圖2。將開關(guān)K與“1”點(diǎn)相

3、連，調(diào)節(jié)電源電壓和RW，使表頭指針指到0.80mA。 然后將開關(guān)K與“2”點(diǎn)相連，調(diào)節(jié)電阻箱R2，使得標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)仍為原值，這時(shí)Rg = R2 。,圖2,返回,8,2.改裝毫安表為電流表,方法：如圖3所示，在表頭上并聯(lián)一個(gè)分流電阻R2 。這樣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。,圖3,設(shè)表頭改裝后的量程為I，根據(jù)歐姆定律得到 （I-Ig) R2=IgRg 若I=nIg，則,R2=Rg/(n-1),9,3.改裝毫安表為電壓表,方法：如圖4所示，在表頭上串聯(lián)一個(gè)分壓電阻RM，使表頭上不能承受的那部分電壓降落在電阻R

4、M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(kuò)程電阻。選取不同大小的RM，就可以得到不同量限的電壓表。,圖4,設(shè)毫安表的量限為Ig，內(nèi)阻為Rg，欲改成量限為V的電壓表，由歐姆定律 Ig (Rg + RM )= V 得到,RM= V/IgRg,10,4.改裝毫安表為歐姆表,用來(lái)測(cè)量電阻大小的電表稱為歐姆表。根據(jù)調(diào)零方式的不同，可分為串聯(lián)分壓式和并聯(lián)分流式兩種。其原理電路如圖5所示。 圖中E為電源，R3為限流電阻，RW為調(diào)“零”電位器，Rx為被測(cè)電阻，Rg為等效表頭內(nèi)阻。圖（b）中，RG與RW一起組成分流電阻。,圖5,11,歐姆表使用前先要調(diào)“零”點(diǎn)，即a、b兩點(diǎn)短路，（

5、相當(dāng)于RX=0），調(diào)節(jié)RW的阻值，使表頭指針正好偏轉(zhuǎn)到滿度?？梢?，歐姆表的零點(diǎn)是就在表頭標(biāo)度尺的滿刻度(即量限)處，與電流表和電壓表的零點(diǎn)正好相反。 在圖（a）中，當(dāng)a、b端接入被測(cè)電阻Rx后，電路中的電流為,對(duì)于給定的表頭和線路來(lái)說(shuō)，Rg、RW、R3都是常量。由此可見，當(dāng)電源端電壓E保持不變時(shí)，被測(cè)電阻和電流值有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。即接入不同的電阻，表頭就會(huì)有不同的偏轉(zhuǎn)讀數(shù)，Rx越大，電流 I 越小。短路a、b兩端，即Rx=0時(shí),這時(shí)指針滿偏。,12,當(dāng)Rx=Rg+RW+R3時(shí) 這時(shí)指針在表頭的中間位置，對(duì)應(yīng)的阻值為中值電阻，顯然 R中= Rg+RW+R3。 當(dāng)Rx=（相當(dāng)于a、b開路）時(shí)，I=

6、0，即指針在表頭的機(jī)械零位。 所以歐姆表的標(biāo)度尺為反向刻度，且刻度是不均勻的，電阻R越大，刻度間隔愈密。如果表頭的標(biāo)度尺預(yù)先按已知電阻值刻度，就可以用電流表來(lái)直接測(cè)量電阻了。,返回,13,5.精度級(jí)別 我國(guó)規(guī)定電表的準(zhǔn)確度級(jí)別分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0級(jí)。電表的基本誤差(不確定度)按下式計(jì)算： 基本誤差=量程(精度級(jí)別) 例如實(shí)驗(yàn)室的表頭量程為1mA，精度級(jí)別1.5級(jí)，則基本誤差 =1.01.5=0.015(mA) 如果知道一個(gè)表頭的基本誤差我們也可以求出其精度級(jí)別，如一個(gè)電表的基本誤差為0.04mA，量程為5mA則精度級(jí)別確定如下： 由于0.50.81.0，所

7、以其精度級(jí)別為1.0級(jí)。,14,注意： 如果該精度級(jí)別小于原來(lái)的表頭的精度級(jí)別的話，應(yīng)該以原表頭精度級(jí)別為準(zhǔn)；也就是說(shuō)，如果我們是用的1.5級(jí)的表頭改裝的這個(gè)表的話，則改裝表精度級(jí)別就還應(yīng)該是1.5級(jí)，而不是1.0級(jí)；通過改裝，我們是無(wú)法提高原表的精度級(jí)別的。,15,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,儀器在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)毫安表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。 1.用半偏法（中值法）或替代法測(cè)出表頭的內(nèi)阻，按圖1或圖2接線（電源選擇開關(guān)打在2V檔，標(biāo)準(zhǔn)電流表選擇開關(guān)打在2mA檔量程）。Rg= ,返回,圖1,圖2,16,2.將一個(gè)量程為1mA的表頭改裝成5mA量程的電流表 根據(jù)式R2 = Rg / ( n1)，計(jì)算出分流電阻值 R2=

8、 。先將電源調(diào)到最小，RW調(diào)到中間位置，再按圖3接線（電源選擇開關(guān)打在2V檔，標(biāo)準(zhǔn)電流表選擇開關(guān)打在20mA檔量程） 。,圖3,17, 慢慢調(diào)節(jié)電源，升高電壓，使改裝表指到滿量程（可配合調(diào)節(jié)RW變阻器），這時(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)（應(yīng)為5.00mA，可微調(diào)R2 ）。注意：RW作為限流電阻，阻值不要調(diào)至最小值。然后調(diào)小電源電壓，使改裝表每隔1mA（滿量程的1/5）逐步減小讀數(shù)直至零點(diǎn)；再調(diào)節(jié)電源電壓按原間隔逐步增大改裝表讀數(shù)到滿量程，每次記下標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)于下表。,18,表1, 以改裝表讀數(shù)I改為橫坐標(biāo)，示值誤差I(lǐng)為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出電流表的校正曲線，并根據(jù)兩表最大誤差的數(shù)值定出改裝表的準(zhǔn)確度級(jí)別

9、。 準(zhǔn)確度級(jí)別%= |Imax|/量程,19,3.將一個(gè)量程為1mA的表頭改裝成1.5V量程的電壓表 根據(jù)式RM= V/IgRg，計(jì)算出分壓電阻值RM= ，可用R1、R2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 按圖4連接校準(zhǔn)電路。用量程為2V的數(shù)顯電壓表作為標(biāo)準(zhǔn)表來(lái)校準(zhǔn)改裝的電壓表。,圖4,20, 調(diào)節(jié)電源電壓，使改裝表指針指到滿量程(1.5V)，記下標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)(應(yīng)為1.500V，可微調(diào)RM )。然后每隔0.3V逐步減小改裝表讀數(shù)直至零點(diǎn)，再按原間隔逐步增大到滿量程，每次記下標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)于下表：,表2,21, 以改裝表讀數(shù)V改 為橫坐標(biāo)，示值誤差U為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出電壓表的校正曲線，并根據(jù)兩表最大誤差的數(shù)值定出

10、改裝表的準(zhǔn)確度級(jí)別。 準(zhǔn)確度級(jí)別%= |Umax|/量程,22,4.改裝歐姆表及標(biāo)定表面刻度 按圖5（a）進(jìn)行連線。將R1、R2電阻箱（這時(shí)作為被測(cè)電阻Rx）接于歐姆表的a、b端。 調(diào)節(jié)電源E=1.5V，將圖中a、b兩點(diǎn)短路，調(diào)Rw使改裝表頭指示為零。,圖5,23,表 3, 取電阻箱的電阻為一組特定的數(shù)值Rxi，讀出相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)格數(shù)di，將數(shù)據(jù)記錄在表3。, 利用所得數(shù)據(jù)Rxi、di ，繪制出改裝歐姆表的標(biāo)度尺(要求大家在坐標(biāo)紙上作出來(lái)，不用作出指針偏轉(zhuǎn)的幅度，直線就可以)。,24,五、思考題,返回,1. 是否還有別的辦法來(lái)測(cè)定電流計(jì)內(nèi)阻？能否用歐姆定律來(lái)進(jìn)行測(cè)定？能否用電橋來(lái)進(jìn)行測(cè)定而又保證通

11、過電流計(jì)的電流不超過Ig? 2. 設(shè)計(jì)R中=1500的歐姆表，現(xiàn)有兩塊量程1mA的電流表，其內(nèi)阻分別為250和100，你認(rèn)為選哪塊較好？,謝 謝,26,DH4508型電表改裝與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀使用說(shuō)明,一、概述 指針式電流表、電壓表、多用表廣泛應(yīng)用于各種電測(cè)場(chǎng)合，它們的指示都是用電流計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。單純的電流計(jì)一般只能用來(lái)測(cè)量較小的電流和電壓，所以必須對(duì)電流計(jì)進(jìn)行改裝，才能運(yùn)用于各種測(cè)量領(lǐng)域。 本儀器通過連線能完成改裝電流表、電壓表、歐姆表實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣呤褂谜哌\(yùn)用電表、使用電表的能力。 本儀器內(nèi)附指針式電流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電壓表電流表、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、十進(jìn)式電阻箱、專用導(dǎo)線及其它部件，無(wú)需其它配件便可完

12、成多種電表改裝實(shí)驗(yàn)。,返回,返回,主要技術(shù)參數(shù) 1.指針式被改裝表：量程1mA，內(nèi)阻約155，精度1.5級(jí) 2.電阻箱：調(diào)節(jié)范圍011111.0，精度0.1級(jí) 3.標(biāo)準(zhǔn)電流表：02 mA，020mA兩量程，三位半數(shù)顯，精度0.5% 4.標(biāo)準(zhǔn)電壓表：02V，020V兩量程，三位半數(shù)顯，精度0.5% 5.可調(diào)穩(wěn)壓源：輸出范圍02V，010V兩量程，穩(wěn)定度0.1%/min，負(fù)載調(diào)整率0.1% 6.供電電源：交流220V10%，50Hz 7.外形尺寸：400mm250mm130mm,28,返回,29,1穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)電位器 2. 穩(wěn)壓電源輸出端 3. 穩(wěn)壓電源指示表頭 4. 標(biāo)準(zhǔn)電壓表輸出端 5. 標(biāo)準(zhǔn)

13、電壓表 6. 指針式電流計(jì) 7. 指針式電流計(jì)輸入端 8. 標(biāo)準(zhǔn)電流表 9. 標(biāo)準(zhǔn)電流表輸入端 10. RW電位器 11. R3電阻 12. R1 、R2電阻器,返回,30,可調(diào)直流穩(wěn)壓源分為2V、10V兩個(gè)量程，通過“電壓選擇開關(guān)”選擇所需的電壓輸出，調(diào)節(jié)“電壓調(diào)節(jié)”電位器調(diào)節(jié)需要的電壓。指針式電壓表的指示也分為2V、10V兩個(gè)量程。 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯電壓表有2V、20V兩個(gè)量程，通過“電壓量程選擇開關(guān)”選擇不同的電壓量程，需連接到對(duì)應(yīng)的測(cè)量端方可測(cè)量。 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯電流表有2mA、20mA兩個(gè)量程，通過“電流量程選擇開關(guān)”選擇不同的電流量程，需連接到對(duì)應(yīng)的測(cè)量端方可測(cè)量。,返回,31,四、原理簡(jiǎn)介,1

14、.改裝較大量程的電流表 在表頭兩端并聯(lián)一合適的電阻，對(duì)測(cè)量電路中的電流進(jìn)行分流，使表頭指示為滿度時(shí)，線路的總電流為所需要改裝量程的電流值，這時(shí)表頭就被改裝成較大量程的電流表。 2.改裝成較大量程的電壓表 將一合適阻值的電阻與電流表串聯(lián)，使電流表滿偏時(shí)，串聯(lián)電路上的電壓等于所需要改裝量程的電壓，這時(shí)電流表就被改裝成電壓表了。,返回,32,3.改裝成歐姆表 如附圖2所示，用一電源串聯(lián)一合適的電阻，與電流計(jì)串聯(lián)。當(dāng)RX被測(cè)電阻接入時(shí)，會(huì)使電流表偏轉(zhuǎn)，不同的RX會(huì)引起不同的電流表偏轉(zhuǎn)。用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱對(duì)電流表的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行刻度標(biāo)定后，就能用于測(cè)量電阻了，這時(shí)電流表被改裝成歐姆表。,附圖2 歐姆表示意圖,返回,33,五.使用步驟 1.打開儀器后部電源開關(guān)，接通交流電源。 2.檢查標(biāo)準(zhǔn)電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電流表，應(yīng)正常顯示。標(biāo)準(zhǔn)電壓表在空載時(shí)