多量程电表的设计与制作.doc

多量程电流表的设计与制作实验：电流表的改装与校准 课题电流表的改装与校准多量程电流表的设计与制作教学目的与要求： 通过本次课学习，加深理解分流电阻的概念。学会校准电流表设计电路改装电表为电流表、多量程电流表。教学重点、难点： 本节课教学重点：测定表头内阻。 本节课教学难点：设计电路改装电表为电流表、多量程电流表。教学方法及师生互动设计： 采用教师问，学生答形式。1如何测定表头内阻？2如何改装成电流表、多量程电流表？课堂练习、作业： 【讨论题】1将100A的表头改装成10mA的电流表，你有什么方法？2. 将100A的表头改装成多量程的250A，10mA,100mA的电流表，你有什么办法？【思考题】(1) 如何用半篇法，替代法测量表头的内阻R? (2) 如何扩大微安表的量程，如何校准电流表? (3) 根据我国国标(GB)规定，电表分哪7个等级? 测量值的绝对误差如何计算? (4) 本实验中的滑线变阻器在连接上和作用上有何不同? (5) 校正电流表时发现改装表的读数相对于标准表的读数偏高，试问要达到标准表的数值，改装表的分流电阻应调大还是调小？本次课教学内容小结：1.表头内组的测量。 2.改装成电流表的分流电阻。3.多量程电流表的设计与改装。1.实验目的：1.通过本次课学习，加深理解分流电阻的概念。2.学会校准电流表3.设计电路改装电表为电流表、多量程电流表。2.实验仪器微安表(量程100mA)二个，毫安表(量程15mA)， ZX21型旋转式电阻箱，滑线变阻器(0100)，直流稳压电源(015V)，单刀双掷开关各一个，导线若干。3. 实验原理图1 在实验工作中，我们往往要用不同量程的电流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压。例如从几微安到几十安，从几毫伏到几千伏。但电表厂一般只制造若干规格的微安表 和毫安表(通常称为表头)，我们可以根据实际需要，用并联分流电阻或串联分压电阻的方法，把它们改装成不同量程的电流表和电压表。(1) 扩大微安表的量程若要扩大微安表(或毫安表)的量程，只要在微安表两端并联一个低电阻Rs，(称为分流电阻)即可，如图1所示。由于并联了分流电阻Rs，大部分电流将从Rs流过，这样由分流电阻Rs和表头组成的整体就可以测量较大的电流了。设微安表的量程Ig ，内阻为Rg ，若要把它的量程扩大为I0 ，分流电阻Rs应当多大？当AB间的电流为I0时，流过微安表的电流为Ig (这时微安表的指针刚好指到满刻度)，流过Rs的电流Is= I0 - Ig ，由于并联电路两端电压相等，故 (1)通常取I0= 10Ig ，100Ig ， ，故分流电阻Rs一般为Rg/9 ，Rg/99，。 即：要把表头的量程扩大m倍，分流电阻应取(2) 表头内阻的测量(半偏法，替代法)由(1)式知，在改装电表前，首先应知道表头的内阻Rg 。图2测量微安表内阻Rg的方法很多，在实验课上已经使用了半偏法测电表的内阻，这里咱们主要用代替法测量表头的内阻，即将被测表M和另一微安表N串联起来，再在两端加一定的电压VAC，使N的读数等于某一定值In (In一般为满度的三分之二为宜)，如图2(左图)所示。然后保持VAC不变，用电阻箱R取代M，如图2(右图)所示，使N的读数仍为In，此时R的阻值就等于微安表M的内阻Rg 。4. 实验步骤(1) 测量微安表M的内阻 1) 按图3接好线路，图中E为稳压电源，K1即电源开关，R1为滑线变阻器，R2为ZX21型电阻箱，K2是单刀双掷开关，M和N是两个同型号的微安表。请教师检查后，再进行下面的步骤。图3 2) 滑动滑线变阻器R1的滑动触头，将A与滑动触头间的电阻调至最小，单刀双掷开关K2扳向l，打开稳压电源E的开关K1，将E的输出电压调到2V。然后移动R1的滑动触头，使微安表N的读数为60.0 mA。以后不能再移动R1的滑动触头，以保持电压不变。 3) 因为微安表M的内阻约为2000，故先将R2调到2000，再把K2扳向2，仔细调节R2，使N的读数仍为60.0 mA，此时R2的阻值就等于微安表M的内阻，记下M的内阻Rg。(2) 把量程为100 mA的微安表改装成量程为10mA的毫安表 1) Ig=100 mA，I0=10mA，根据(1)式计算出微安表M的分流电阻Rs 。 2) 按图4接好电路。调节电阻箱R2的阻值等于Rs。这样虚线框内由分流电阻Rs和表头组成的整体就成为量程为10mA的毫安表了。图中的毫安表作为标准表，用来校准改装成的毫安表。图43) 打开K1，将电源E的输出电压仍保持为2V，调节A、C之间的电压VAC，当微安表M的读数IW ，分别为100.0mA，90.0mA，10.0mA，0.0mA(相当于改装毫安表的读数IG分别为10.0mA，9.0mA，1.0mA，0.0mA)时，记下标准毫安表对应的读数IB 。图5图5 4) 以IG为横坐标， I(IB一IG)为纵坐标，在坐标纸上作出 I IG校准曲线(应将各点连成折线，而不是光滑曲线)。以后使用改装的毫安表时，可以根据校准曲线修正毫安表的读数。校准曲线可参考图5所示。5）实验记录及数据处理（1）测量微安表M的内阻 Rg （2）把量程为100mA的微安表改装成量程为10mA的毫安表Rs 0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0100.00.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0（3）把量程为100 mA的微安表改装成量程为250A,10mA，100mA的多量程电流表表头参数：Ig=100微安 Rg=2000欧姆要求改装为多量程电表，其中多量程电流表的量程为250微安、1mA，10mA,电路如图6所示。250A，1mA，10mA分别比100A扩ABCD图6大了2.5倍、10倍和100 倍。所以根据电流表量程的扩展原则得： R1=（Rg+R2+R3）（R1+R2）=（Rg+R3）（R1+R2+R3）=Rg解方程可以得到： R1=33.3 R2=300 R3=10005. 常识介绍 (1) 电表的等级 根据我国国标(GB)规定，电表的等级分为以下7级： 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 如果用A表示电表的量程，用K表示电表的等级，那么当电表的指针指示某测量值时，该测量值的最大绝对误差 N = A K %例如量程15mA，等级为1.0级的毫安表，那么当电表的指针指示某一测量值时，该测量值的最大绝对误差为N = 15 1.0 % = 0.15 mA(2) 电表标度盘各种符号的意义此表为根据国家规定的电气仪表的主要技术性能在电气仪表面板上的标记。使用电表时，应先认真看清有关标记，正确使用。如本实验所用的伏特表在表盘右下角标有“”标记，表示该表应水平放置，不能竖立起来读数。常见电气仪表面板上的标记名 称符 号名 称符 号测量