简易万用表设计

简易万用表设计¿电磁学系列11浙江大学物理实验中心万用表是常用的测量工具，主要是由直流微电流计G及若干电阻构成。由于万用表具有多种用途及使用方便等优点，有着广泛的应用。本实验主要熟悉万用表的设计及校正。一、实验目的1、了解万用表测量电压、电流以及电阻的基本原理；2、掌握多量程万用表的制作方法。二、实验原理万用表主要由磁电式电流计以及一系列电阻构成。由磁电式电流计和不同阻值的分流电阻可构成不同量程的电流表，同样，磁电式电流计和不同阻值分压电阻就构成了不同量程的电压表。电流计允许通过的最大电流称为电流计的量程，用Ig表示，电流计线圈有一定的电阻称为电流计的内阻，用Rg表示。量程Ig与内阻Rg是电流计特性的两个重要参数。要将磁电式电表改装成量程为I的电流表，只需在电表表头两端并联一个分流电阻，如图1-1分流电阻阻值按以下公式计算：图1-1如果并联不同的分流电阻可构图1-2成不同量程的电流表。如图1-2所示电流表有四个不同量程。gggSIIIRRIgI--IgGRSG1、电流表的扩程I=nIgRS=RgN-1gxRIUR如果要将表头改装成量程为U的电压表，则表头需串联一分压电阻，分压电阻阻值按如下公式计算：串联不同的分压电阻，得到不同量程的电压表如图2-2图2-2GRXVRgRg’V3R1R2R3V1V22、电压表的改装图2-1三、实验内容标准表E变阻器Ba：表头Ig与Rg的测量GA将标准表与被测表按图连接起调节可变电阻，直到被测表G满偏，这时标准表的指示值就是Ig将转换开关由A转向B，并保持变阻器位置不变，调节变阻器使标准表又出现原先的指示值，那么标准表变阻器的指示值就是Rg1、设计多量程电流表并校准b：多量程电流分流电阻的计算GRgR4R3R2R1+设RS=R1+R2+R3+R4根据理论推导电流的量程与它分流电阻的乘积是一个常数，即其中：RS1=RS=R1+R2+R3+R4RS2=R2+R3+R4RS3=R3+R4RS4=R4RS=IgRgI1-IgIgI1I2I3I4RS1=Ig(Rg+RS)I1RS2=Ig(Rg+RS)I2RS3=Ig(Rg+RS)I3RS4=Ig(Rg+RS)I4R1=RS-RS2R2=RS2–RS3R4=RS4R3=RS3–RS4c：校准与定级GRgR4R3R2R1+A1、接线图2、记录数据表GAΔI3、校准曲线AΔIðmax4、定级k%100量程最大AIk2、设计多量程伏特表R1R2R3V1V2V3GRg’Ig’在改装后的电流表内阻Rg’，电流为Ig’。则：R1=V1Ig’--Rg’R2=V2—V1Ig’R3=V3—V2Ig’1：计算分压电阻2：校准与定级R1R2R3V1V2GVV3标准电压表1接线图2其他步骤同电流表类同，如果要将表头改成欧姆表，可由左图说明，开始短接a、b两端，调节电阻Rˊ使得电流计满刻度，此时：当Rx接入回路后，回路电流为：所以，一旦确定后，回路电流仅由决定。当时，Ix=I0/2，此时电流表指针指向刻度线中点，这时的电阻Rx称为欧姆表的中值电阻。a+b--R’gR’RxE3、设计欧姆表''0RREIg0''''''IRRRRRRRREIgXgXgX'',,RREgXR''RRRgXI0与Rx成非线性关系，下表是几个特殊值起始00.01I099r0.1I09r0.33I02r0.4I01.5r中央0.5I0r0.66I00.5r满偏I00指针位置IRx∞设''RRrg由此方法可在电流计面板上刻上刻度,以显示不同的阻值Rx。由于Ix与Rx呈非线性关系，所以欧姆表刻度为非均匀刻度，另外，实际是作为电源的电池也非恒定，所以欧姆表还需作零欧姆调整。欧姆表刻度线GRgR4R3R2R1+R5R6R7V1V2V3I1I2I3I44、简易万用表实验总体线路图