电表的改装与校正
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
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,根据串并联电路的规律,有 ,
即
可推得
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。
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,现将表头改装成 ,的两量程电流表,、为扩大倍数,且<。
如图2所示,据串并联电路的欧姆定律,有:
(1)开关K扳向In时,与表头并联的总电阻为
①
(2)开关K扳向Im时,R2 成为表头内阻的一部分,则与表头并联的分流电阻为
②由①②两式可得
, ③
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 。
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,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量程为,的两量程电压表,如图4所示,有:
将双掷开关扳向时,可得:
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(Ω/V),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 ④
对改装量程为的电表,其内阻为 ⑤
由上两式可得 ; ⑥
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ΔIi=I0i-Ii ,求出n个ΔIi 中绝对值最大的|ΔIi|max ,便可求得被校表的精度
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
表头(100μA),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
1.用数字万用表测得表头内阻。
2.将的表头改装成,两个量程的电流表
⑴算出并联电阻、的值;
⑵按实验线路图接好电路,分别对档和档进行校正,记录数据。
①In档量程校正:K先接In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ΔI=I0-I。
②Im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Ii 及标准表两次对应值I0i ,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。
3.将表头改装为,的两量程电压表:
⑴计算串联电阻阻值和
⑵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。
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
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_____Ω的电阻;如果改装成量程为Un的电压表,应____联_____Ω的电阻。
答:并;;串;
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,1KΩ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
数据处理
1.用数字万用表测得表头内阻。
2.电流表的校正
⑴根据③式算出并联电阻、的值:
,
⑵分别对档和档进行校正:
a、档量程的校正:
;
则此档电流表精度为 判定级别S=0.5级
b、档量程的校正:
测量数据如下表所示
c、作出校正曲线(档)
d、判断档级别:
精度
则档改装电流表级别为S=1.0级
3.电压表的校正
⑴计算串联电阻阻值和:
,
⑵分别对和档进行校正
a、档量程的校正:
; -0.012 (V)
则可判定等级S=1.5级
b、档量程的校正:(数据表格如下)
c、作出档的校正曲线
d、对档进行级别判定:
精度
则档改装电压表级别为S=1.5级
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
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,
与式子相比较可知:选定的的值偏大,值偏大的原因由可知在于的测量值偏大了。
校准电压表时,
与式子比较可知:选定的的值偏小,值偏小的原因由可知还是在于的测量值偏大。
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:①标准表选用5mA档;②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)。
改装电压表时,除外部分整体相当于量程即的电流表,则
可得
评分标准(30分)
1. 实验文字部分(10):实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容、回答预习思考题。
2. 数据处理部分(15):数据表格、计算、结果表达式
3. 分析讨论部分(5):误差原因分析、课后思考题
第二篇:电表改装与校准报告
深 圳 大 学 实 验 报 告
实验名称: 电表改装
学院:
专业: 班级:
组号: 指导教师: 报告人: 学号:
实验地点 902 实验时间: 实验报告提交时间:
教务处制
注:1、报告内的项目或内容设置,可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。