电表的改装与校准

设计性实验 电表的改装 一、教学目标 学会测定微安表（表头）的内阻；熟悉电流表、电压表的构造原理，学会改装电流表、电压表的基本方法。掌握校准电流表、电压表的基本方法。二、重点与难点 重点：测定表头的内阻；改装电流表、电压表的基本方法。难点：校准电流表、电压表的基本方法。三、实验内容 测定表头的内阻；改装和校准电流表；改装和校准电压表；根据上述测量内容绘制数据表；作I-Ix校准曲线和U-Ux校准曲线。初步定出改装电流表、电压表的等级。四、教学方法 采用讨论式、提案式教学方法五、教学过程设计（一）可选用的仪表1.待改装的微安表：量程为1000A，等级为1.0级2.标准毫安表、标准电压表：各1个，等级为0.5级3.电阻箱：1个，量程为99999.9，等级为0.1级4.滑线变阻器：2个5.直流稳压电源：输出电压约为1.5V6.单刀或双刀开关，导线若干条。（二）内容 1实验要求将量程为1000A、精度等级为1.0级的表头改装成量程为10mA的电流表和量程为1V的电压表，要求改装后电表的精度等级不低于1.5级。2如何测量微安表（表头）的内阻？测定表头内阻有许多方法，本实验采用代替法测表头的内阻。 按图1所示接线。G1为待测的微安表头，标准表G2的精度等级要比表头G1高，其量程与表头G1 的量程相接近。开关K1合上，K2打向1，调节变阻器R，使标准表G2的偏转值为n整数格（注意不能超出G1表量程）。 再把K2打向2，调节电阻箱Rn（Rn代替表头G1），使G2的偏转值仍为n格，此时Rn的示值就等于待测表头G1的内阻Rg 。 注：Rg一定要测量精确（Rg：120180），否则将会直接影响改装表的等级。3如何扩大微安表的量程（即改装成毫安表或安培表）？ 在表头两端并联一个阻值较小的分流电阻RP（如图2），使流过表头的电流只是总电流的一部分。表头G和RP组成的整体就是电流表。选用不同阻值的RP能得到不同量程的电流表。 图2中，当表头满偏时，通过电流表的总量程为I，通过表头的电流为Ig，根据欧姆定律有 IgRg=（IIg）RP 故得 （1） 若表头的量程要扩大 倍，则 。 根据改装电流表的量程I、表头的量程Ig和内阻Rg，可算出分流电阻RP 。 4如何将微安表改装成电压表？通常Ig和Rg的数值不大，Ug = IgRg很小。为了测量较高的电压，将表头改装成电压表的办法是，在表头上串联一个阻值较大的分压电阻RS（如图3），使超过表头电压量程的那部分电压降落在电阻RS上。 RS亦称为扩程电阻。表头和RS组成的整体就是电压表。选用不同阻值的RS可以得到不同量程的电压表。 在图3中，当表头满偏时，通过表头的电流为Ig，设改装后电压表总量程为U，因为U = Ig（Rg + RS），则 RS= -Rg （2）根据改装电压表的量程U、表头量程Ig和内阻Rg，可算出分压电阻RS。 5电表改装后，如何校准电表？ 所谓校准，就是将改装后的电表与标准表，同时对同一个对象（如电流或电压）测量，进行比较。 校准电表时，学生根据自己设计校准电路校准改装表，调节RP或RS，使量程与标准表指示数基本一致。 校准刻度时，要同时记下待校表和标准表的读数，分别记为Ix和IS（或Ux和US）。从而得到该刻度的修正值I =IS -Ix（或U = US -Ux）。将改装表的同一量程的各个刻度都校准一遍，绘出I - Ix（或U - Ux）的折线图，即校准曲线，如图4所示。并求出改装表的精度等级。改装电流表的精度等级，其中0.5为标准毫安表的精度等级；改装电压表的精度等级，其中0.5为标准电压表的精度等级；6扩大微安表的量程时，分流电阻RP的大小对改装电流表的量程有何影响？ 分流电阻RP越小，改装的电流表量程I越大。因为Ug= IgRg=IPRP ，RP越小，则IP越大，量程 I越大。 7在校准电流表时，若发现改装表的读数均相对于标准表的读数都偏高，应如何调节分流电阻RP？ 这种情况是由于改装表的量程不够大引起的，所以，改装表的分流电阻RP应调小。 （三）实验数据及处理1. 将量程为1000A的电流表改装为量程10mA的毫安表Ig1000A，Im10mA，Rg146.8并联电阻实际校准值标准表读数IS/mA1.001.992.993.994.986.007.008.019.009.99改装表读数Ix/mA1.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.00修正值I =IS -Ix/mA0.00-0.01-0.01-0.01-0.020.000.000.010.00-0.01电流表的精度等级为1.0级。2. 将量程为1000A的电流表改装为量程为1V的电压表Ig1000A，Um1V，Rg146.8串联电阻实际校准值标准表读数US/V0.1000.1990.3000.3980.4990.5990.6990.8010.9000.998改装表读数Ux/V0.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9001.000修正值U = US -Ux/V0.000-0.0010.000-0.002-0.001-0.001-0.0010.0010.000-0.002电压表的精度等级为1.0级。（四）课后思考题 1分压电阻RS的大小对改装电压表的量程有何影响？校准电压表时，如果发现改装表的读数相对于标准表的读数都偏高，若要达到标准表的数值，此时改装表的分压电阻RS应调大还是调小？为什么？ 2能否把量程为1000A、内阻约为100的表头改装为50A的微安表或0.1V的电压表？为什么？ 3试将量程为1000A、内阻为200的表头设计为一个双量程的电流表（3 mA和10mA）和电压表（1 V和3V），画出设计电路图，计算出各分流电阻、分压电阻的阻值。改装电压表校准曲线改装电流表校准曲线- 4 -