电表的改装与校正标准报告

电表的改装与校正电表的改装与校正 实验目的实验目的 1 掌握数字万用电表的使用方法 2 掌握运用串并联电路的欧姆定律将电表进行改装的原理和方法 3 学会用比较法对电表进行校正 并能够进行级别判断 实验原理实验原理 1 将表头改装成多量程电流表 如图 1 所示 在表头的两端并联小电阻后串联接入电路 根 p R 据串并联电 路的规律 有 gR UU 即 pggg RIIRI 可推得 g P g g P Pg I R R I R RR I 1 由上式可见 如果足够小 则图 1 中虚线框整个部分可作为电流表来测量大电流 p R 根据表头的满度电流和内阻 按扩大电流量程的倍数来选用合适的小电阻与表头并联 现将表 g I g R 头改装成 的两量程电流表 为扩大倍数 且 gn nII gm mII nmnm 如图 2 所示 据串并联电路的欧姆定律 有 1 开关K扳向I n时 与表头并联的总电阻为 gp R n RRR 1 1 21 2 开关K扳向I m 时 R2 成为表头内阻的一部分 则与表头并联的分 流电阻为 1 1 21 RR m R g 由 两式可得 g R nm n R 1 1 g R nm nm R 1 2 2 将表头改装成多量程电压表 如图 3 所示 若与表头串联大电阻RS 后并联接入电路 根据串并联电路的 规律 有 sgg RRIU 由上式可见 对于同一表头和 电阻越大 两端承受的电压越大 g R g I s R 于是可将此表盘重新标定并作为一个电压表使用 根据表头的满度电流Ig和内阻 按照电压量程倍数将表头改装成 g R Ig IR RP G I G Ig R g R S r1 r2 Un Um K 图 两个量程的电压表 图 1 G Ig Rg R1 Im R2 I n RP K 图 2 两个量程的电流表 G RS Ig Rg 图 3 量程为 的两量程电压表 如图 4 所示 有 ngn RIU mgm RIU 将双掷开关扳向时 可得 m U 0 1 S IU RR gm gs 上式表明 电压表内阻与相应的量程之比等于表头满度电流的倒数 即常数S0 此常数称 为电压灵敏度 若知道了S0和量程 就可以根据 内阻 量程 S0 来计算电表各量程对应的内阻了 则有 对改装量程为的电表 其内阻为 m U 021 SURrrRR mggs 对改装量程为的电表 其内阻为 n U 01 SURr ng 由上两式可得 gn RSUr 0102 SUUr nm 3 用比较法校正电表并确定改装表的级别 改装表需经校正后才能使用 所谓校正 就是将被校电表与标准电表同时测量一定的电流 或电压 看其指示值与标准表上的值相符合的程度 实验电路如图 5 和图 6 将被校表的满刻度分成n个等间隔的刻度值进行校正 设被校表的指示值为I 标准表的读数为I0 便可获得一组相应的数据Ii 和I0i i 1 2 n 对每一个被校点 都可算出偏差 Ii I0i Ii 求出 个 Ii 中绝对值最大的 Ii max 便可求得被校表的精度 100 max 量程 i I E 再根据E的大小 按 就邻近大档 的原则确定被校表的准确度等级 S 实验仪器实验仪器 表头 100 A 毫安表 电压表 直流稳压电源 电阻箱 2 个 滑线变阻器 双掷开关 导线若干 操作要点操作要点 1 用数字万用表测得表头内阻 g R 2 将的表头改装成 两个量程的电流表 A100 g ImA1 n ImA5 m I 算出并联电阻 的值 1 R 2 R 图 5 校正电流表的电路图 G Ig Rg R1 R2 Im K In RP 改装表 1K 标准表 mA E Rb Kb 图 6 校正电压表的电路图 改装表 E Rb Kb G Ig R g R S r1 r2 Un Um K 标准表 按实验线路图接好电路 分别对档和档进行校正 记录数据 n I m I n档量程校正 K 先接 n档 使改装表满偏 读出标准表对应值 得出改装表满刻度修正值 I I0 I m档量程的校正和准确度等级的确定 根据改装表上的刻线 每隔 1 5 满刻度等间隔地使电流 先 由小到大 再 由大到小 读取改装表各点的指示值 i 及标准表两次对应值 0i 算出各组对应的 平均值 i 1 2 5 定出改装表该档的级别 并作出校正曲线 i I0 3 将表头改装为 的两量程电压表 VUn1 VUm5 计算串联电阻阻值和 1 r 2 r 按实验图连接好校准电路 分别对 两个量程进行校正 记录数据 V1 n UV5 m U 同电流表校正相同 首先测量 Un档的满刻度偏差 然后对 Um档进行校正并确定该档级别 并作出校 正曲线 预习思考题预习思考题 1 表头量程Ig很小 内阻为Rg 如果改装电流表量程扩大 n 倍 应 联 的电阻 如果 改装成量程为Un的电压表 应 联 的电阻 答 并 串 g R n1 1 g g n R I U 2 校正电流 电压表电路中 滑线变阻器Rb采取 接法 其线路特点是两固定端直接与 相连 接 从 和 接负载 其中 校正电流表电路中 1K 电阻的作用是 答 分压 电源 一固定端 滑动端 保护标准电流表和表头 3 对一个量程为 5A的电流表各刻度进行校正时 发现最大偏差为 0 08 A 则该表的准确度等级是 答 所以等级级 6 1 100 5 08 0 E5 2 S 数据处理数据处理 1 用数字万用表测得表头内阻 KRg86 2 2 电流表的校正 根据 式算出并联电阻 的值 1 R 2 R 6 632860 110 50 10 1 1g R nm n R 2 2542860 110 50 1050 1 2g R nm nm R 分别对档和档进行校正 n I m I a 档量程的校正 mAIn1 005 105 01 20mAI 1 0 mAI 005 0 0 mAIII 则此档电流表精度为 判定级别 S 0 5 级 5 0 100 1 005 0 100 I I E b 档量程的校正 mA5 m I 测量数据如下表所示 mA i I 1 0002 0003 0004 0005 000 由小 大1 0102 0253 0304 0455 040 mA 0i I 由大 小1 0202 0303 0354 0505 045 mA 0i I1 0152 02753 03254 04755 0425 mAIi 0 0150 02750 03250 04750 0425 c 作出校正曲线 档 mAIm5 d 判断档级别 mAIm5 精度 95 0 100 5 0475 0 100 max 量程 i I E 则档改装电流表级别为 S 1 0 级mAIm5 3 电压表的校正 计算串联电阻阻值和 1 r 2 r 14 7 1086 2 10 34 01 KRSUr gn 40 02 KSUUr nm 分别对和档进行校正 n U m U a 档量程的校正 VUn1 0 012 V 988 0 04 0 7 24VU 1 0 VU UUU 0 I mA 0 0 010 0 020 0 030 0 040 0 050 1 0002 000 3 000 4 000 5 000 I mA 则可判定等级 S 1 5 级 2 1 100 1 012 0 n U U E b 档量程的校正 数据表格如下 VUm5 V i U 1 0001 0002 0002 0003 0003 0004 0004 0005 0005 000 由小 大 0 9640 9641 9561 9562 9242 9243 9403 9404 9444 944 V 0i U 由大 小 1 1041 1041 9761 9762 9522 9523 9483 9484 9484 948 V 0i U 1 0341 0341 9661 9662 9382 9383 9443 9444 9464 946 V i U 0 0340 034 0 034 0 034 0 062 0 062 0 056 0 056 0 054 0 054 c 作出档的校正曲线VUm5 d 对档进行级别判定 VUm5 精度 24 1 100 5 062 0 100 max m U U E 则档改装电压表级别为 S 1 5 级VUm5 误差分析及讨论误差分析及讨论 1 改装表 标准电流表和电压表 标准电阻箱及万用表示数不准所带来的系统误差 2 测量时 由于个人因素所带来的随机误差 课后思考题课后思考题 1 若校准电流表处理数据时 发现被校表读数总是大于标准表读数 其原因何在 校准电压表出现此 情况呢 答 校准电流表时 U V 1 0002 000 3 000 4 000 5 000 U V 0 0 010 0 020 0 030 0 040 0 050 0 010 0 020 0 030 0 040 0 060 pg p p g p pp RnR R U R U nIInIInI 1 1 1 改改改 与式子相比较可知 选定的的值偏大 值偏大的原因由可知 pg RnR 1 p R p R pg RnR 1 在于的测量值偏大了 g R 校准电压表时 与式子比较可知 选定的的值偏小 sgg g sg RRIUU I I RRI sgg RRIU s R 值偏小的原因由可知还是在于的测量值偏大 s R g g m s R I U R g R 2 现有量程分别为 5 20 100 200 的标准毫安表 要对 5mA的改装表进行校正 应选哪个 档 毫安 表 如果校正改装表满该度时 标准表指针超过最大刻度 该怎样处理 答 标准表选用 5mA档 选用 20mA档或调节滑线变阻器使标准表指针向左偏转 3 若用数字万用表测得某电阻时屏上显示 002 请问应怎样才能得到较准确的阻值 答 将万用表电阻档调至较小量程再进行测量 4 设计电路图将表头改装成两个量程的电流表和两个量程的电压表 要求只用一个表头和一个多档转换 开关 并计算所需串并联电阻的阻值 提示 设计线路时要考虑接入的标准表对改装表的影响最小 g R nm n R 1 1 g R nm nm R 1 2 改装电压表时 除外部分整体相当于量程即的电流表 则 g