实验十 电表的扩程和校准 【实验目的】 1． 掌握电表的扩程和校准的基本方法。 2． 进一步认识滑线式变阻器对电路中电压和电流的调控作用。 【实验仪器】 磁电式表头。
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电流表，标准电压表，滑线式变阻器，旋钮式电阻箱，直流稳压电源，开关等。 【实验原理】 1． 将表头扩程为电流表 磁电系表头的线圈一般都是用很细的高强度漆包线绕成，表头的满偏电流很小（微安级）。若要测量较大的电流，需要扩大其量程。方法是：在表头两端并联一个分流电阻Rp（如图1），使超过表头能承受的那部分电流从Rp流过。若表头的满偏电流Ig与内阻Rg已知，根据需要的电流表量程I，由欧姆定律可算出Rp为 Rp=IgRg/(I－Ig)=Rg/(ni－１) (1) 式中ni＝Ｉ／Ｉg是电流表扩程倍数。由表头和分流电阻Rp组成的整体就是电流表。选用大小不同的Rp，就可以得到不同量程的电流表。 （图一） （图二） 2． 将表头扩程为电压表 对一定内阻的表头，其端电压与通过它的电流成正比，只要在表头面板上刻上和电流相应的电压值，就得到一只量程（U＝ＩgＲg）很小的电压表（通常只有零点几伏），为了测量较大的电压，在表头上串联一个扩程电阻Rs（如图2）使超过表头所能承受的电压降落在Rs上。在已知满偏电流Ig和内阻Rg的条件下，根据需要的电压表量程U，容易算出扩程电阻为 Rs=（Ｕ／Ｉg）－Ｒg＝（ni－１）Ｒg (2) 式中 n = U / Ug = U / (Ig R g) 是电压扩程倍数。由表头和扩程电阻Rs组成的整体就是电压表，选用不同大小的Rs , 就可得到不同量程的电压表。 （图三） （图四） 3． 用比较法校准电表 同时测量一定的电流（或电压），记下待校表的示值 Ix 和标准表的示值Is ，从而得到刻度的修正值△Ix( = Is－Ix ) 。把被校表整个量程上不同的刻度值都校准一遍，可画出Ix－△Ix曲线（注意：相邻两校准点用直线连接，整个图形是一条折线，如图 3 ，称为校准曲线。在以后使用这个电表时，就可根据校准扩程后的电表必须经过校准方能使用，方法是：用待校表和另一标准表曲线对其测量值予以修正，从而减小电表的误差，若把未经校准的电表用于测量，则所得结果的误差只能由电表的级别来估计，准确度就要差一些。由校准的结果可以确定扩程表的级别，只要取校准各刻度所得最大的绝对误差值除以量程，就得到扩程表的级别a ，a%=(│△Ｉmax│／Ｉ) １００％电表的级别a 包括了电表在构造上各种不完善因素带来的误差。 【实验步骤】 （图五） （图六） 1．将量程100μA的表头扩程至1mA （1） 按图四用替代法测出Ｒg，根据测出的Ｒg由式Rp算出分流电阻。 （2） 校准电路如图五。由于负载电阻较小，校准时电流变化范围较大，故控制电路采用限流，分压混合式，取Ｒ1＞２Ｒ2作细调，Ｒp用电阻箱。标准表级别高于表头两级，量程与扩程表相同。 （3） 校准量程，将电阻箱调为Ｒp计算值，调节Ｒ2，Ｒ1，使标准表式值为1mＡ，此时扩程表应指满偏值。若有差异，细心调节Ｒp，使两只电表同时达到满偏值。 （4） 校准刻度值，保持实调值Ｒp不变，调节Ｒ2，Ｒ1，在零到满偏值之间均匀地取扩程表有字的刻度值从大到小进行校准，记下标准表相应示值，然后再由小到大复测一遍。 （5） 取两次校准的平均值△Ｉｘ，作校准曲线并计算扩程表的级别。 3． 将100μＡ 的表头扩程为３Ｖ的电压表 先由式（２）算出扩程电阻Ｒｓ，按图五接好校准电路，由于负载电阻较大，校准时电压变化范围较大，故控制电路采用二级分压式，取Ｒ１≈Ｒ２／１０作细调。其余步骤与校准电流表相同。 【实验数据及处理】 列数据表格：实验值：RS= 计算值：RS= 改装表读数IX(mA) 标准表度数IS(mA) 差值 ΔI=IS-IX(mA) 减小 增大 平均 实验值：RP= 计算值：RP= 改装表读数UX(V) 标准表度数US(V) 差值 ΔU=US-UX(V) 减小 增大 平均 并定出电表级别。 思考题： 实验时，Ｒp，Ｒs取值应比计算大，还是小些？为什么？
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