电表的改装与校准(二)将表头改装为伏特表欧姆表;校正改装后的电表

1电表的改装与校准（二）————将表头改装为伏特表、欧姆表；校正改装后的电表【实验目的】1、了解磁电式电表的基本结构；2、掌握电表的校准方法，学会作校准曲线。【实验仪器】二、电表的改装（1）将表头改装为安培表（2）将表头改装为伏特表表头的满度电压很小，一般为零点几伏。为了测量较大的电压，在表头上串联电阻0R，如图6所示，使超过表头所能承受的那部分电压降落在电阻0R上。表头和串联电阻0R组成的整体就是伏特表，串联的电阻0R称为扩程电阻。选用不同大小的0R，就可以得到不同量程的伏特表。设改装后的电压表量程为U，当表头满刻度时有：00(1)(1)ggggUUURRnRIU式中，n为电压表的扩程倍数。可见，要将表头测量的电压扩大n倍时，只要在该表头上串联阻值为(1)gnR扩程阻值0R。表头的gI、gR事先测出，根据需要的电压表量程，由上式即可算出应串联的电阻值。一般地，由于电压表量程U远大于表头的量程gU，串联电阻0R会远大于表头内阻gR。（3）将表头改装为欧姆表最简单一种电路如图7所示。设待改装表的内阻为gR，量程为gI。电源电动势E与固定电阻1R（称为限流电阻）、可变电阻PR（称为调零电阻）串联。xR为被测电阻，测量时将其接在A、B两点之间。由闭合电路的欧姆定律可知，接入xR后，表头所指示的电流：1xgPxEIRRRR当E、1gPRRR的值一定时，xR的一个值与xI的一个值相对应，即与表头指针的一个偏转角相对应，所以表面可以按电阻值来划分刻度。现在来看三个特殊的刻度：（1）当0xR时，即A、B间短路，调节使电路中的电流1ggPEIRRR。此时电流强度最大，表头指针应指在满刻度。gR和E是给定的，PR是可调节的。如果没有1R，2电流可能超过而使表头损坏，所以1R起限制表头电流不能超过gI的作用，故称为限流电阻。（2）当xR时，即A、B间断路，电路中电流为零，所以表头指针停留在最初的刻度上，这个刻度就是电阻为时的刻度。（3）当1xgPRRRR时，即当待测电阻值恰等于电阻挡内部电阻值时，电流12()2ggPIEIRRR此时，表头指针应该刚好指在表面正中央位置，这个刻度表示的电阻值1gPRRRR，称为电阻挡的欧姆中心（或中值电阻），用ZR表示，即1ZgPRRRR。式中ZR是由综合内阻1gPRRR确定的。而综合内阻可以随需要决定，也就是说可以根据需要来选定。万用表大多数采用12和24来作为电阻挡刻度的欧姆中心。综上所述，图7所示电路原则上可以测量0~范围内所有阻值。依据被测电阻xR与电流值xI的对应关系，可将表头的标度尺按已知电阻值划分刻度，就可以直接用来测量电阻。因为xR时，0xI。表头指针在零位；xZRR时，2gxII，表头指针在正中央；0xR时，xgII，表头指针在量程gI处。所以，欧姆表的刻度为反向刻度，且刻度是不均匀的，电阻xR越大刻度间隔越密。三、电表的校准电表扩程后，要经过校准才可以使用。所谓校准就是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：100%%最大绝对误差最大相对误差量程根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，即为K。例如：若0.5%1.0%标称误差，则该电表的等级为1.0级。其中0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0是电表的等级。根据最大相对误差的大小就可以定出电表的等级。例如：标准某电压表，其量程为0~30V，若该表在12V处的误差最大，其值为0.12V，试确定该表属于哪一级？100%0.12100%0.4%0.5%30最大绝对误差最大相对误差量程因为0.20.40.5，故该表的等级属于0.5级。电表的标准结果除了用等级表示外，还常用标准曲线表示。即以被校电表的指示值xiI为横坐标，以校正值iI（iI等于标准电表的指示值siI与被校表相应的指示值xiI的差值，即isixiIII）为纵坐标，两个校正点之间用直线段连接，根据校正数据作出呈折线状的校正曲线（不能画成光滑曲线）。在以后使3用这个电表时，根据校准曲线可以修正电表的读数。【实验步骤】1、将量程为1mA的表头扩程为10mA电流表，并参考图9进行校准。2、将表头改装为0~1V的电压表，并参考图10进行校准。3、将表头改装为欧姆表，并绘制欧姆表表盘。【数据记录与处理】1、电流表的改装和校准（选择标准表的20mA量程）被校表读数()gImA被校表扩程后的理论值()xImA标准电流表读数()SImA()SxIIImA最大相对误差电表精度等级大小小大平均0.30.40.50.60.70.80.91.042、电压表的改装和校准（1）改装内阻()gR满度电流()gImA扩程后V量程()mV扩程电阻()FR计算值实际值（2）校准被校表读数()xImA改装为电压表后的理论值()xVV标准电压表读数()SVV()SxVVVV最大相对误差电表精度等级大小小大平均0.30.40.50.60.70.80.91.03、欧姆表的改装电源电压/V0()/xRR/xImA中值电阻/ZR0.5V00.10.20.30.40.50.60.70.80.90(1)gImA5思考题1、校正电流表时，如果发现改装的毫安表读数总是高于标准电流表的读数，分流电阻应调大还是调小?为什么?2、校正电压表时，如果发现改装的电表读数总是低于标准电压表的读数，分压电阻应调大还是调小?为什么?