电流计(表头)由于构造的原因,一般只能测量较小的电流和电压。如果要用它来测量较大的电流和电压,就必须进行改造,以扩大其量程。万用表的原理就是对微安表头进行多量程改装而来。
[实验目的]
1、测量表头内阻及满度电流
2、掌握将1mA表头改成较大量程的电流表和电压表的方法,学会校准电流表和电压表的基本方法。
3、设计一个=1500Ω的欧姆表,要求E在1.3~1.6V范围内使用能调零(选做)
[实验仪器]
驾校学车一般多少钱DH4508型电表改装实验仪1台。
[实验原理]
1、表头的主要参数的测定
表头(毫安表、电流计)的主要参数:量程和内阻。量程是指针偏转满刻度时可测的最大电流值,也称满偏电流。表头的线圈有一定内阻,用表示。测量内阻的方法很多,本实验采用替代法。
替代法:如图1所示。当被改电流计(表头)接在电路中时,选择适当的电压和值使表头满偏,记下此时标准电流表的读数;不改变电压和的值,用电阻箱替代被测电流计,调节电阻箱的阻值使标准电流表的读数仍为,此时电阻箱的阻值即为被测电流计的内阻。
1
2
图1
2、改装为大量程电流表
在表头两端并联一个分流电阻,可以扩大毫安表的量程。如图2所示,由表头和并联电阻组成的整体(图中虚线框住的部分)就是改装后的电流表。
并联分流电阻大小
如需将量程扩大倍,不难得出分流电阻的大小为 (1)
3、改装为电压表
为了测量较大的电压,可以给表头串联一个较大的电阻,这种由表头和串联电阻组成的整体
就是改装后的电压表。如果要将表头改装成量程为的电压表,
由图3可得的大小为 (2)
图 2 图 3
4、改装为欧姆表
根据调零方式的不同,欧姆表可分为串联分压式和并联分流式两种。其原理如图4所示。图中为电源,为限流电阻,为调零电位器,为被测电阻,为等效表头内阻。图(b)中,与一起组成分流电阻。
新汉兰达图4 欧姆表原理图
欧姆表使用前应先调“零”点,即将a、b两点短路(相当于),调节的阻值,使表头指针偏转到满度。可见,欧姆表的零点就是在表头标度尺的满刻度(即量限)处,与电流表和电压表的零点正好相反。
在图5(a)中,当a、b端接入被测电阻后,电路中的电流为
对于给定的表头和线路,、、都是常量,由此可见,当电源端电压保持不变时,被测电阻和电流一一对应。因此,只要在表头的电流刻度上侧标上相应的电阻刻度,就可以用来测量电阻了。
当时,适当调节的值可使表头指针满偏,此时;
当时,,这时指针在表头的中间位置,对应的阻值称为中值电阻,显然。
当时,,即指针在表头的机械零位。
可见,在欧姆表刻度尺上,当指针偏转为0时,对应示值为∞。欧姆表刻度值的大小顺序跟一般电表正好相反,且刻度是不均匀的,电阻R越大,刻度间隔愈密。另外,欧姆表的误差除了与表头的准确度等级有关外,还与指针的偏转角度有关.当指针在欧姆表的中值电阻附近时测量误差最小。因此,尽管欧姆表表盘刻度范围从0Ω到∞Ω,但通常只取中间一段(l/5~5)作为有效测量范围。因此欧姆表—般采用多量程挡位,使待测电阻尽可能地接近欧姆表的中值电阻.
欧姆表在使用过程中电池的端电压会有所改变,而表头的内阻Rg及限流电阻R3为常量,故要求RW要跟着E的变化而改变,以满足调“零”的要求,设计时用可调电源模拟电池电压的变化,范围取1.3~1.6V即可。
5.电表的校正
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。校正电表时,应做到“三校”:
(1)校零点。在电路没接通之前,检查被校表表头和校准表是否指零。
(2)校量程。电流表改装成较大量程的电流表和电压表时,用标准表校准改装表的量程。
(3)校其他刻度值。在校准其他刻度时,校正点应选在被校表(即改装表)的量程范围内各个标度值的位置上,并使被校表的电流(或电压)等间隔单调上升(下降)各一次(即从大到小校准10个刻度值,然后再从小到大重复校一遍),依次记下被校表和标准表在各校点的读数,分别记为和(或和),从而得到该刻度的修正值(或),绘出电表的校正曲线图(或)。(校正曲线的作用:在以后使用这个改装表测量时,根据校正曲线可修正电表的读数,得到较为准确的测量结果。)
6.电表的标称误差和等级
标称误差是指电表的读数和准确值的差异,它包括了电表在构造上各种不完善的因素所引起的误差。为了确定标称误差,将改装电表和一个标准电表同时测量一定的电流(或电压),称为校准。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,即为该电表的标称误差。即
根据标称误差的大小,可确定电表的准确度等级。按照国家标准,指针式电表一般分为7个准确度等级,即0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0共7个等级。电表的等级是国家对电表规定的质量指标,电表出厂时一般已将级别标在表盘上。
[实验内容]
1、测定表头满度电流和内阻
将电源电压调低,调至最大,按图1连线,调节和使表头满偏,记下此时标准电流表的读数,即为表头的满度电流= mA,然后断开接在表头上的连线,转接到电阻箱上,调节使得标准电流表的读数仍为刚才记录电流值,此时电阻箱等于表头的内阻= 。
归国留学人员购车2、将一个量程为1mA的表头改装成量程为5mA的电流表
(1)根据式①计算出分流电阻的理论值= 。
(2)将标准电流表的量程置于20mA,电源E调低,电阻箱阻值调为。按图2接线,检查接线正确后,调节E和,当标准电流表显示的电流为5mA时,微调电阻箱的电阻值,使表头指到满量程,记录此时分流电阻的实际值= 。于是量程为5mA的电流表就改装好了。(注意:作为限流电阻,阻值不要调至最小值。)
(3)用量程为20万敞篷车20mA的数显电流表作为标准表来校准改装的电流表。调小电源电压,使改装表每隔1mA(满量程的1/5)逐步减小读数至零点;风景冲浪再调节电源电压按原间隔逐步增大改装表的读数到满量程,每次记下标准电流表相应的读数于下表。
表1 电流表改装与校正仪器参数
满度电流() | 扩程电流() | 电流计内阻() | 理论值() | 实际值() |
表国产suv排名前十名2 电流表校正数据记录(mA):
被校表读数 | 5.00 | 4.00 | 3.00 | 2.00 | 1.00 |
电压减小时标准表读数 | |||||
电压增加时标准表读数 | |||||
(4)以改装表读数为横坐标,以为纵坐标,在报告上画出电流表的校正曲线。并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。
3、将一个量程为1mA的表头改装成量程为1.5V的电压表
(1)根据②式算出扩程电阻理论值= 。
(2)按图3连接电路,标准电压表选择开关打在2V挡量程,调节电阻箱的值为,(的阻值,可用电阻箱R进行实验),调电源,当标准电压表显示的电压值为1.5V,微调电阻箱R的阻值,使表头满偏,记录此时扩程电阻的实际值= ,于是1.5V的电压表就改装好了。
(3)用量程为2V的数显电压表作为标准表来校准改装的电压表。调节电源电压,使改装表指针指到满量程(1.5V),记下标准表读数。然后每隔0.3 V逐步减小改装读数直至零点,再按原间隔0.3 V逐步增大到满量程,记下每次标准表相应的读数于下表;
表3 电压表改装与校准仪器参数
满度电流() | 扩程电压() | 电流计内阻() | 理论值() | 实际值() |
表4 电压表校正数据记录(V):
被校表读数 | 1.50 | 1.20 | 0.90 | 0.60 | 0.30 |
电压减少时标准表读数 | |||||
电压增加时标准表读数 | |||||
(4)以改装表读数为横坐标,以为纵坐标,在报告上画出电压表的校正曲线。并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。
4、改装欧姆表及标定表面刻度
(1) 取电源电压E=1.5V,根据表头参数和,计算出中值电阻的理论值=
(2) 首先欧姆表的调零:按图4(a)进行连线,调节电源=1.5,用导线连接a、b(短路a、b两点,相当于),调使表头指针满偏,此时表头指示电阻值为零。
(3)将电阻箱R1、R2 (此时作为被测电阻Rx)接于欧姆表的a、b端,调节R1、R2,使表头指针在的中间位置,记录中值电阻的实际值= 。
(4) 取电阻箱的电阻为一组特定的数值=, , , , , , , ,读出指针相应的偏转格数di(格数从左到右读数0-50格)。利用所得读数、绘制出改装欧姆表的标度盘。
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