电表的改装与校正

一、实训目标

1.了解安培表和伏特表的构造;

2.掌握将微安表改装成较大量程的电流表和伏特表的原理和方法;

3.学会校正电流表和电压表的方法。

二、实训器材

直流检流计J0409（Ig＝300μA,内阻Rg＝2400Ω)、直流毫安表、直流电压表各1只;滑线变阻器1只;可调电阻箱ZX36两只;直流稳压电源1台;导线等。

三、实训原理

1.将微安表改装成毫安表

微安表惯上称为“表头”。表针偏转到满刻度时所需要的电流强度Ig称为表头的量程,这个电流越小,表明表头的灵敏度越高。表头内线圈的电阻Rg称为表头内阻。表头能测量的电流是很小的,要将表头改装成能测量大电流的电表,就必须扩大它的量程。扩大量程的办法是在表头两端并联一个阻值较小的分流电阻Rs,如图7-1所示,这样就使被测量的电流大部分从分流电阻流过,而表头仍保持在原来允许通过的最大电流Ig范围之内。

设表头改装后的量程为I,若I＝nIg,由欧姆定律得

图7-1

（I－Ig)Rs＝IgRg

可见,当表头参量Ig和Rg确定后,根据微安表的量程扩大的倍数n,只需在微安表上并联一个阻值为Rg/（n－1)的分流电阻,就可以实现电流表的扩程。当表头上并联阻值不同的分流电阻,相应点引出抽头,便可制成多量程的电流表。

2.将微安表改装成伏特表

由欧姆定律可知,微安表的电压量程位IgRg,虽然可以直接用来测量电压,显然由于量程太小不能满足实际需要。为了能够测量较高的电压,在微安表上串联一个阻值较大的电阻（也称分压电组)RH,如图7-2所示,这样就使得被测电压大部分落在串联的附加电阻上,而微安表上的电压降很小,仍保持原来的量值IgRg范围之内。

设微安表的量程为Ig,内阻为Rg,改装成量程为U的电压表,由欧姆定律得

当U＝nIgRg时,有

图7-2

可见,要将量程为Ig、内阻为Rg的微安表改装成量程为U的电压表只需串联一个阻值为RH的附加电阻即可。当表头上串联阻值不同的分压电阻,便可制成多量程的电压表。

四、实训内容及步骤

1.电流表的改装和校正

①根据实验室给定的表头（微安表)量限Ig、内阻Rg以及要改装成的电流表量限I,用公式Rs＝Rg/（n－1)算出所需并联的分流电阻Rg的阻值。

若取n为100,经计算,Rs≈24Ω。

②从实验室自备电阻箱上取相应的电阻值,与表头并联组成电流表。将改装的电流表按图7-3所示接好电路。

③经老师检查电路正确后接通电源,调节滑线变阻器改变电路中的电流,使改装表读数从0增加到满刻度,然后再减到0,同时记下改装表与标准表相应电流的读数,记录在表7-1中。

④以改装表的读数I为横坐标,ΔI为纵坐标,在坐标纸上作出电流表的误差校正曲线。

2.电压表的改装和校正

①根据表头的量限Ig和内阻Rg以及要改装成的电压表量程U,用公式RH＝U/Ig－Rg,算出串联电阻RH的阻值。如将电压表量程改为3.0V,经计算RH＝7600Ω。

②从实验室预先准备的电阻箱上取相应的电阻值,将它与表头串联组成电压表。将改装的电压表与标准电压表按图7-4所示接好。

图7-3

图7-4

③接上电源,调节滑线变阻器的滑动头,使电压读数从0到满刻度,然后再减到0,同时记下改装表与标准表相应电压的读数,记录在表7-2中。

④以改装表的读数U为横坐标,ΔU为纵坐标,在坐标纸上作出电压表的误差校正曲线。

注意事项:

①闭合开关前应检查变阻箱触头位置是否正确。

②注意区分检流计的正负极,确保连接正确。

③必须通过老师检查过后才能通电。

五、数据记录与分析

1.设计实验数据表,将实验数据填入表7-1和表7-2中。

表7-1　电流表校正数据:（Ig＝300μA,Rg＝2400Ω,I＝30mA,Rs＝24Ω)

表7-2　电压表校正数据:（Ig＝300μA,Rg＝2400Ω,U＝3V,RH＝7600Ω)

2.根据改正表的校正数据,分别求出毫安表和电压表的标称误差,并制定出相应的精确度等级。

3.按上述要求画出电流表和电压表的误差校正曲线,并分析误差产生的原因。

六、思考题

1.标称电表满刻度时,改装的电表未满刻度或超过满刻度,这两种情况倍增电阻是大还是小？

2.校正后的电表使用时,它的测量误差是否可以比标准的误差小些？试取任意刻度值加以比较。

3.为什么校正电表时需要把电流（或电压)从小到大做一遍,又从大到小做一遍,两者完全一致说明了什么？不一致又说明了什么？