实验电表的改装校准
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1学习改装和校准电流表电压表的原理和方法
2学习将微安表改装成欧姆表的原理和方法
3绘制校准曲线
[实验仪器]
微安表、电流表、电压表、滑线变阻器、电阻箱、直流电源、导线、开关等。
[实验原理]
一、改装微安表为电流表
将微安表(称为“表头”)改装为大量程的电流表时,可并联一个分流电阻Rs ,使大部分电流从Rs 流过,而同时仍满足流经表头的满偏电流为Ig 。设表头的内阻为Rg 改装后的电流表的
量程为I ,根据欧姆定律可得
                        6-1
二、改装微安表为电压表
将表头改装为电压表时,可在微安表上串联一个分压电阻RH ,使大部分电压降落在RH 上,表头上承担的电压最大值仍然为IgRg 。设改装后的电压表量程为U ,由欧姆定律可得
                        6-2
三、改装微安表为欧姆表
将表头改装为欧姆表时,可在微安表上串联一个电动势为E 的干电池和一个可变电阻R0(实验时它由可变电阻Rl 和固定电阻R2 串联组成,R2 中包含了电源的内阻,这个电路的两端a b 即为欧姆表测量电阻时的接线柱。
用欧姆表测电阻时,首先需要调零,即将a b 短路( Rx = 0 ),调节可变电阻R1 ,使表头指针
偏转到满刻度,这时电路中的电流即为满偏电流。由全电路欧姆定律得
                        6-3
即欧姆表的零分度线是在表头标尺的满刻度处,它正好与电流表的零分度线位置相反。将R0 阻值固定,Rg + R0 就是欧姆表的内阻。
a b 断开时,Rx = ,表头指针不动。
a b 之间接入待测电阻Rx 时,电路中的电流
                      6-4
Rx 改变时,I 也随着改变。可见每Rx 值都有个对应的电流值I 。如果我们在标尺上直接标出与I 对应的电阻Rx 的值,就制成了欧姆表的标尺。
四、改装表的校准
将改装后的电表与标准表同时对同一对象(电流或电压)进行测量,将测量结果相互比较,以确定改装表的示值误差的过程就是校准。校准时读出改装表的各个示值Ax,同时读出标准表对应的示值As Ax 对应的修正值。校准的结果可用校准曲线表示:即以Ax 为横坐标,以为纵坐标,标出各个校准点,然后把相邻的两个校准点用直线段连接,就得到了改装表的校准曲线。
[实验内容及步骤]
一、将表头改装为5 mA的电流表并校准
1根据给定的表头内阻为Rg ,满偏电流Ig ,由(6-1)式算出分流电阻Rs 的值,用电阻箱充当Rs ,与表头并联成5 mA的电流表。并决定此改装表标尺的分度。
2按图6-1接线,将机械调零后的改装表与标准电流表接入电路。
3经教师检查线路后,接通电源,调节电路中的电流,使改装表读数从零逐渐增加到满刻度,然后再逐渐减少到零。同时将改装表和标准表相应的读数Ix Is 填入数据表6-1
4以改装表的读数Ix 为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出改装电流表的校准曲线。
二、将表头改装为2.5 V的电压表并校准
1根据(6-2)式计算出串联的分压电阻RH 的值。用电阻箱充当RH RH 与表头串联成电压表。并决定此改装表标尺的标度。
2将改装电压表与标准电压表机械调零后,按图6-2接入电路。
3接通电源,调节滑线变阻器的滑块,使改装电压表的读数从零逐步增加到满度,然后再逐渐减少到零,同时将改装表和标准表相应的读数Ux Us 填人数据表6-2
4以改装表的读数Ux ,分别为横坐标和纵坐标,在坐标纸上作出改装电压表的校准曲线。
三、将表头改装为欧姆表
1根据给定的表头参数Ig Rg 及电源电动势E ,由(6-3)式求出R0 大致阻值,并取R2 远大于R1
2用电阻箱充当R2 (使其阻值保持不变),滑线变阻器充当R1 ,按图6-3R2 R1 与表头和电池串联,就构成了欧姆表。
a b 两接线柱断路时,表头指针应为零,如不为零应机械调零。
3将图6-3a b 两接线柱短路,调节滑线变阻器R1 ,使表头的指针转到满刻度。
4在保持Rl R2 阻值不变的情形下,用另一只电阻箱充当Rx ,取其阻值为欧姆表的中值电阻Ri = Rg + R0 1/2123、……倍,同时记下指针的偏转格数,据此绘制出欧姆表的标尺。
[数据表格雪佛兰科鲁兹价格]马6改装
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6-1  电流表校准数据
Ig =  50  μA    Rg =  960 Ω    R福特团购s =  9.69  Ω
被校表读数IxmA
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
增加时标准表读数Is1mA
0.00
0.98
2.01
3.00
4.02
5.00
增加时标准表读数Is2mA
0.00
1.00
2.01
2.98
4.00
5.00
mA
0.00
0.99
2.01
2.99
4.01
5.00
mA
0.00
-0.01
0.01
-0.01
0.01
0.00
6-2  电压表校准数据
Ig =  50  μA    Rg =  960 Ω    RH =  49040  Ω
UxV
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
Us1V
0.00
0.50
1.01
1.49
2.00
2.50
Us2V
0.00
0.48
1.00
1.49
2.02
2.50卡迪拉克
V
0.00
0.49
1.01
1.49
2.01
2.50
V
0.00
-0.01
0.01
-0.01
0.01
0.00
6-3  欧姆表标度尺的标定
Ig=  50  μA  Rg=  960 Ω  E =  1.0 Ri =  20000  Ω
RxΩ
Ri/2
Ri
2Ri
3Ri
4Ri
指针偏转格数
69
50
41
34.5
32.5
[数据处理]
一、改装电流表的校准曲线
二、改装电压表的校准曲线
三、改装欧姆表的标尺