中学物理实验电表改装

中学物理实验电表改装中学物理实验电表改装实验四电表改装实验目的 1(了解磁电式电表的基本结构。 2(掌握电表扩大量程的方法。 3(掌握电表的校准方法。实验仪器待改装的表头，毫安表与伏特表(作标准表用)，电阻箱，滑线变阻器，直流稳压电源等。实验原理电流计(表头)一般只能测量很小的电流和电压，如果要用它来测量较大的电流或电压，就必须进行改装，扩大其量程。 1(将电流计改装为安培表电流计的指针偏转到满刻度时所需要的电流I称为表头量程。这个电流越小，表头灵敏g 度越高。表头线圈的电阻R称为表头内阻。表...

中学物理实验电表改装实验四电表改装实验目的 1(了解磁电式电表的基本结构。 2(掌握电表扩大量程的方法。 3(掌握电表的校准方法。实验仪器待改装的表头，毫安表与伏特表(作标准表用)，电阻箱，滑线变阻器，直流稳压电源等。实验原理电流计(表头)一般只能测量很小的电流和电压，如果要用它来测量较大的电流或电压，就必须进行改装，扩大其量程。 1(将电流计改装为安培表电流计的指针偏转到满刻度时所需要的电流I称为表头量程。这个电流越小，表头灵敏g 度越高。表头线圈的电阻R称为表头内阻。表头能通过的电流很小，要将它改装成能测量大g 电流的电表，必须扩大它的量程，方法是在表头两端并联一分流电阻R，如图4,2,1。这S样就能使表头不能承受的那部分电流流经分流电阻R，而表头的电流仍在原来许可的范围之S 内。 I R gg R IggG G I R R 12 I-I gR S I2I 1 图4,2,1 图4,2,2 设表头改装后的量程为I，由欧姆定律得，，I,IR,IR gSgg IRRgggR,,S (4,2,1) III,g,1Ig 式中I,I表示改装后电流表扩大量程的倍数，可用n表示，则有 gRg R,Sn,1 可见，将表头的量程扩大n倍，只要在该表头上并联一个阻值为R,(n,1)的分流电阻R即gS可。在电流计上并联不同阻值的分流电阻，便可制成多量程的安培表，如图4,2,2所示。 (I,I),(R，R),IR,1g12gg同理可得 ,(I,I)R,I(R，R)2g1gg2, IR(I,I)IRIgg21gg1R, 则 R,21I(I,I)I(I,I)21g21g 2(将电流计改装为伏特表电流计本身能测量的电压V是很低的。为了g R能测量较高的电压，可在电流计上串联一个扩程电p R IggG 阻R，如图4,2,3所示，这时电流计不能承受的， , p 那部分电压将降落在扩程电阻上，而电流计上仍降图4,2,3 落原来的量值V。 g 设电流计的量程为I，内阻为R，改装成伏特gg 表的量程为V，由欧姆定律得到，，IR，R,Vggp VV (4,2,2) R,,R,(,1)RpggIVgg 式中V,V表示改装后电压表扩大量程的倍数，可用m表示，则有 g R,(m,1)Rpg 可见，要将表头测量的电压扩大m倍时，只要在该表头上串联阻值为扩程电阻R。 (m,1)Rpg 在电流计上串联不同阻值的扩程电阻，便可制成多量程的电压表，如图4,2,4所示。同理可得 I(RR)V，,R R2gg111I R ggG ，V, 1RR,,1g R gV V 21I(RRR)V，，,gg122 V2图4,2,4 RRR,,,2g1Ig 3(电表的校准电表扩程后要经过校准方可使+用。方法是将改装表与一个标准表进行比较，当两表通过相同的电流(或电压)时，若待校表的读数为I，标准表的读数为I，则该刻度的修正值X0为ΔI,I,I。将该量程中的各个刻度都校准一遍，可得到一组I、ΔI(或V、ΔV)值，X0XXXXX将相邻两点用直线连接，整个图形呈折线状，即得到I,ΔI(或V,ΔV)曲线，称为校XXXX准曲线，如图4,2,5所示，以后使用这个电表时，就可以根据校准曲线对各读数值进行校准，从而获得较高的准确度了。根据电表改装的量程和测量值的最大绝对误差，可以计算改装表的最大相对误差，即最大绝对误差最大相对误差,，100%,a%量程其中α=?0.1、?0.2、?0.5、?1.0、?1.5、?2.5、?5.0是电表的等级，所以根据最大相对误差的大小就可以定出电表的等级。例如:校准某电压表，其量程为0—30伏，若该表在12伏处的误差最大，其值为0.12伏，试确定该表属于哪一级, 最大绝对误差0.12 最大相对误差,，100%,，100%,0.4%,0.5%量程30 因为0.2<0.4<0.5，故该表的等级属于0.5级。 ΔV , V X 图4,2,5 实验内容 1(把0—3V—15V电压表(当作待改装的电流表)中的3V档，改装成0—45mA的毫安表，并校准之。 (1)原3V档的内阻约为1KΩ，所以这表头的量程为I,3mA左右。根据已知的I、ggR代入公式算出R。 gS， , G (2)按图4,2,6接线，图中R用电阻箱S， , mA 代替，电源用4.5V，R 、R分别作为粗调、细12R SR2 调的滑线变阻器。 (3)合上K，移动粗调滑线变阻器R使标E 1R 1 K 准毫安表接近满度，再移动细调滑线变阻器R2 使之满度。检查被改装的电流表是否恰好满度。图4,2,6 若不刚好满度就要略为改变R，使其恰好满度。 S (4)移动滑线变阻器R 、R，使被改装12 电流表每退6小格，记下标准毫安表示数。， (5)画校准曲线和定出改装后电表的等级。 R p V E 2(把0—3V—15V电压表(当作待改装的R 0, ， K 电流表)中的3V档，改装成0—15V的电压表，G , 并校准之。 (1)根据已知的R代入公式算出扩程电阻g 图4,2,7 R的值。 P (2)按图4,2,7接线，图中R用电阻箱代替，电源用18V，注意考虑滑线变阻器应P 选用图中R还是R。 12 (3)合上K，移动滑线变阻器直到标准伏特表指示15V为止。检查被改装的电流表是否满度，否则要略为改变R使之恰好满度。 P (4)移动滑线变阻器，使被改装电表每退6小格，记下标准伏特表示数。 (5)画校准曲线和定出改装后电表的等级。实验数据记录: 待改装电表编号，量程，内阻，扩大倍数，R，R。理实S S 待改装电表格数 6.0 12.0 18.0 24.0 30.0 待改装电表示数I(mA) 9.0 18.0 27.0 36.0 45.0 X 标准表示数I(mA) 0 ΔI,I,I(mA) X0X (其中R为计算值，R为改变后的实际值，下面的R和R相同)。理实理实SSPP 电压表扩大倍数_________，R______________，R 。理实PP 待改装电表格数 6.0 12.0 18.0 24.0 30.0 待改装电表示数V(V) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 X 标准表示数V(V) 0 ΔV,V,V(V) X0X 思考题 1(假定表头内阻不知道，你能否在改变电压的同时确定表头的内阻, 2(零点和满度校准好后，之间的各刻度仍然不准，试分析可能产生这一结果的原因。 3(在图3中用了两个滑线变阻器R和R，为什么要用两个,这样做有什么好处,如R?R=10?1，那么哪个电阻为粗调，哪个电阻为细调,试以实验事实证明之。 1212

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