南昌大学电表改装实验报告

南昌大学物理实验报告 课程名称： 大学物理实验 实验名称： 电表改装 学院： 专业班级： 学生姓名： 学号： 实验地点： 座位号： 实验时间： 一、实验目的：1、学会测定微安表（表头）的量程和内阻方法；2、熟悉电流表、电压表的构造原理，掌握扩大电表量程的原理和方法,学会改装电流表、电压表的基本方法。二、实验原理：常见的磁电式电流计主要由放在永久磁场中的由细漆包线绕制的可以转动的线圈、用来产生机械反力矩的游丝、指示用的指针和永久磁铁所组成。当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中就产生一磁力矩M磁，使线圈转动，从而带动指针偏转。线圈偏转角度的大小与通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转直接指示出电流值。 1、内阻的测定电流计允许通过的最大电流称为电流计的量程，用Ig表示，电流计的线圈有一定内阻，用Rg表示，Ig与Rg是两个表示电流计特性的重要参数。测量内阻Rg常用方法有：半电流法也称中值法和替代法。本实验用替代法测量电流计内阻。测量原理图见图1。当被测电流计接在电路中时，用十进位电阻箱替代它，且改变电阻值，当电路中的电压不变时，且电路中的电流亦保持不变，则电阻箱的电阻值即为被测电流计内阻。替代法是一种运用很广的测量方法，具有较高的测量准确度。2、改装为大量程电流表根据电阻并联规律可知，如果在表头两端并联上一个阻值适当的电阻R2，如图2所示，可使表头不能承受的那部分电流从R2（分流电阻）上分流通过。这种由表头和并联电阻R2组成的整体就是改装后的电流表。如需将量程扩大n倍，则不难得出 R2=Rg/(n-1) 图2为扩流后的电流表原理图。用电流表测量电流时，电流表应串联在被测电路中，所以要求电流表应有较小的内阻。另外，在表头上并联阻值不同的分流电阻，便可制成多量程的电流表。 3、改装为电压表 一般表头能承受的电压很小，不能用来测量较大的电压。为了测量较大的电压，可以给表头串联一个阻值适当的电阻RM，如图3所示，使表头上不能承受的那部分电压降落在电阻RM上。这种由表头和串联电阻RM组成的整体就是电压表，串联的电阻RM叫做扩程电阻（也叫分压电阻）。选取不同大小的RM，就可以得到不同量程的电压表。由图3可求得扩程电阻值为： 实际的扩展量程后的电压表原理见图3。用电压表测电压时，电压表总是并联在被测电路上，为了不因并联电压表而改变电路中的工作状态，要求电压表应有较高的内阻。4、电表的校准电表在扩大量程或改装后，还需要进行校准。校准的目的是给出被校电表示值误差，看其指示值与相应的标准值（从标准表读出）相符的程度。标准表应该比被校表高12个准确度级别。校准点应选择被校表刻度的一组整数值。校准的结果得到电表各个整数刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差即得改电表的允许误差，有时也称最大允许误差。允许误差除以电表的量限。再加上标准表的准确度等级a。（校准表级别较高时可忽略），就可估算出该表的准确度等级。若用a表示改装表的准确度等级，则有 电表的等级一般分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个级别，根据式算出的a达到哪一级就定为哪一级。电表的准确度除用等级表示外，也可用校准曲线表示。即以被校电表的指示值Ixi为横坐标，以该点的示值误差 （ 等于被校表的指示值Ixi与标准表相应的指示值Isi的差值，即）为纵坐标，两个校正点之间用直线段连接，根据校正数据作出呈折线状的校准曲线（不能画成光滑曲线）。在以后使用这个电表时，归根据校准曲线可以修正电表的读数。3、 实验仪器 用于改装的表头，标准的电流、电压表，电阻箱，滑线变阻器，直流稳压电源等四、实验内容和步骤：1、用替代法测出表头的内阻，按图1接线。Rg= 注意：联接线路时应将被改装表头输入端的外侧接线端接入电路，接通电源之前应将电阻器“ ”档至于非零位置。2、将一个量程为1mA的表头改装成5mA量程的电流表 （1）、根据式计算出分流电阻值R2填入表1，并按图2接线。 （2）、调节滑动变阻器使改装表指到满量程，这时记录标准表读数。注意：RW作为限流电阻，阻值不要调至最小值。然后每隔1mA逐步减小读数直至零点，再按原间隔逐步增大到满量程，每次记下标准表相应的读数于表2。 （3）、以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作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填入表1。 3、将一个量程为1mA的表头改装成1.5V量程的电压表 （1）、根据式计算分压电阻RM的阻值填入表3，可用R1、R2进行实验。按图3连接校准电路 （2）、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0.3V逐步减小改装读数直至零点，再按原间隔逐步增大到满量程，每次记下标准表相应的读数于表4。 （3）、以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作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。5、 实验数据与处理：1. 电流表的改装与校正仪器参数（表头参数测定电压U=0.5V）满度电流扩充电流表头电阻理论值实际值104.410126013.313.22. 电流表的校正数据（mA）（校正测定电压u=1.5V）改装表下行读数9876543210标准表读数9.298.347.126.035.124.073.172.181.1600.290.340.120.030.120.070.170.180.1603. 电压表的改装与校正仪器参数满度电流扩充电压表头电阻理论值实际值104.45126046632.746632.84. 电压表的校正数据（V）（校正测定电压u=5.2v）改装表下行读数4.543.532.521.510.50标准表读数4.493.933.462.962.501.971.461.040.520.040.290.340.120.030.120.070.170.180.1605.欧姆表的标定（测定电压u=0.5v）阻值0400100017002500360049006400880013100201003700057000格数252321191715131197532六、误差分析：1 、电路中导线接触不良会引起实验的误差。2 、被校准表头指针产生摩擦导致误差。3、调节指针不到位造成的误差。4、人为读数误差。七、思考题：1.电表扩大量程的方法和条件是什么?分别以改装电流表和电压表说明扩大电流表量程的方法和条件： 并联小电阻 （根据串并联电路特点计算并联电阻的阻值） ； 改装电压表的方法和条件：串联大电阻（根据串并联电路特点计算串联电阻的阻值）2电压表每伏欧姆数的含义是什么?每伏欧姆数是电压表测量精确度的标志，这个数值越大表示电压表的测量精确度