電表的改裝與校正標準報告

電表的改裝與校正

實驗目的

1.掌握數(shù)字萬用電表的使用方法；

2.掌握運用串并聯(lián)電路的歐姆定律將電表進行改裝的原理和方法；3.學會用比較法對電表進行校正，并能夠進行級別判斷。

實驗原理

1.將表頭改裝成多量程電流表：

如圖1所示，在表頭的兩端并聯(lián)小電阻Rp后串聯(lián)接入電路，根據(jù)

IGIg+－IRRP圖1

串并聯(lián)電路的規(guī)律，有URUg，即IgRg(IIg)Rp可推得

IRgRPRPIg(RgRP1)Ig

由上式可見：如果Rp足夠小，則圖1中虛線框整個部分可作為電流表來測量大電流。

根據(jù)表頭的滿度電流Ig和內(nèi)阻Rg，按擴大電流量程的倍數(shù)來選用合適的小電阻與表頭并聯(lián)，現(xiàn)將表頭改裝成InnIg，ImmIg的兩量程電流表，n、m為擴大倍數(shù)，且n＜m。

如圖2所示，據(jù)串并聯(lián)電路的歐姆定律，有：（1）開關K扳向In時，與表頭并聯(lián)的總電阻為

＋－GIgRgRPR1ImR2In

K圖2兩個量程的電流表

RpR1R21Rg①n1（2）開關K扳向Im時，R2成為表頭內(nèi)阻的一部分，則與表頭并聯(lián)的分流電阻為

1(RgR2)

m1由①②兩式可得

R1R1②

nmn③Rg，R2Rgm(n1)m(n1)2.將表頭改裝成多量程電壓表

如圖3所示，若與表頭串聯(lián)大電阻RS后并聯(lián)接入電路，根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律，有UIg(RgRs)。

由上式可見，對于同一表頭Rg和Ig，電阻Rs越大，兩端承受的電壓越大，于是可將此表盤重新標定并作為一個電壓表使用。

IgRgGRS圖根據(jù)表頭的滿度電流Ig和內(nèi)阻Rg，按照電壓量程倍數(shù)將表頭改裝成量程為UnIgRn，UmIgRm的兩量程電壓表，如圖4所示，有：

將雙擲開關扳向Um時，可得：

RsRgUm1S0IgIgRgRSG＋－r1r2UnUm

K圖４兩個量程的電壓表

上式表明，電壓表內(nèi)阻與相應的量程之比等于表頭滿度電流的倒數(shù)，即常數(shù)S0（Ω/Ｖ），此常數(shù)稱為電壓靈敏度。若知道了S0和量程，就可以根據(jù)“內(nèi)阻＝量程×S0”來計算電表各量程對應的內(nèi)阻了。則有

對改裝量程為Um的電表，其內(nèi)阻為RsRgr1r2RgUmS0

④

對改裝量程為Un的電表，其內(nèi)阻為r1RgUnS0⑤由上兩式可得

r1UnS0Rg；r2(UmUn)S0

⑥

3.用比較法校正電表并確定改裝表的級別：

標準表mAERbKb＋－GIgRgRPR1R2ImKIn改裝表1KΩ

ERbKbIgRgRS改裝表G＋－r1r2UnUmKＶ標準表圖6校正電壓表的電路圖圖5校正電流表的電路圖

改裝表需經(jīng)校正后才能使用，所謂校正，就是將被校電表與標準電表同時測量一定的電流（或電壓），看其指示值與標準表上的值相符合的程度。

實驗電路如圖5和圖6。

將被校表的滿刻度分成n個等間隔的刻度值進行校正，設被校表的指示值為I，標準表的讀數(shù)為I0，便可獲得一組相應的數(shù)據(jù)Ii和I0i(i＝1,2,n)。對每一個被校點，都可算出偏差ΔIi＝I0i－Ii，求出ｎ個ΔIi中絕對值最大的｜ΔIi｜max，便可求得被校表的精度

EIimax量程100%

再根據(jù)E的大小，按“就鄰近大檔”的原則確定被校表的準確度等級S。

實驗儀器

表頭（100μA），毫安表，電壓表，直流穩(wěn)壓電源，電阻箱(2個)，滑線變阻器，雙擲開關，導線若干

操作要點

1．用數(shù)字萬用表測得表頭內(nèi)阻Rg。

2．將Ig100μA的表頭改裝成In1mA，Im5mA兩個量程的電流表⑴算出并聯(lián)電阻R1、R2的值；⑵按實驗線路圖接好電路，分別對In檔和Im檔進行校正，記錄數(shù)據(jù)。

①Ｉn檔量程校正：K先接Ｉn檔，使改裝表滿偏，讀出標準表對應值，得出改裝表滿刻度修正值ΔI＝I0－I。

②Ｉm檔量程的校正和準確度等級的確定：根據(jù)改裝表上的刻線，每隔1／5滿刻度等間隔地使電流先“由小到大”再“由大到小”，讀取改裝表各點的指示值Ｉi及標準表兩次對應值Ｉ0i，算出各組對應的平均值I0i(i＝1,25)，定出改裝表該檔的級別，并作出校正曲線。3．將表頭改裝為Un1V，Um5V的兩量程電壓表：⑴計算串聯(lián)電阻阻值r1和r2

⑵按實驗圖連接好校準電路，分別對Un1V，Um5V兩個量程進行校正，記錄數(shù)據(jù)。

同電流表校正相同，首先測量Un檔的滿刻度偏差，然后對Um檔進行校正并確定該檔級別，并作出校正曲線。

預習思考題

1．表頭量程Ig很�。▋�(nèi)阻為Rg），如果改裝電流表量程擴大n倍，應____聯(lián)_____Ω的電阻；如果改裝成量程為Un的電壓表，應____聯(lián)_____Ω的電阻。

答：并；

U1Rg；串；nRg

Ign12．校正電流、電壓表電路中，滑線變阻器Rb采取____接法，其線路特點是兩固定端直接與____相連

接，從____和____接負載。其中，校正電流表電路中，1KΩ電阻的作用是___。

答：分壓；電源；一固定端；滑動端；保護標準電流表和表頭

3．對一個量程為5A的電流表各刻度進行校正時，發(fā)現(xiàn)最大偏差為0.08A，則該表的準確度等級是______。答：E0.08100%1.6%，所以等級S2.5級5數(shù)據(jù)處理

1．用數(shù)字萬用表測得表頭內(nèi)阻Rg2.86K。2．電流表的校正

⑴根據(jù)③式算出并聯(lián)電阻R1、R2的值:

R1n10mn5010Rg286063.6，R2Rg2860254.2

m(n1)50(101)m(n1)50(101)⑵分別對In檔和Im檔進行校正：a、In1mA檔量程的校正：

I20.10.051.005(mA)；I01(mA)II0I0.005(mA)則此檔電流表精度為EII100%0.0051100%0.5%

判定級別S=0.5級

b、Im5mA檔量程的校正：測量數(shù)據(jù)如下表所示Ii(mA)I0i(mA)由小→大由大→小1.0001.0101.0201.0150.0152.0002.0252.0302.02750.02753.0003.0303.0353.03250.03254.0004.0454.0504.04750.04755.0005.0405.0455.04250.0425I0i(mA)Ii(mA)c、作出校正曲線（Im5mA檔）

ΔI(mA)0.0500.0400.0300.0200.01001.0002.0003.0004.0005.000

I(mA)

d、判斷Im5mA檔級別：精度EIimax量程100%0.0475100%0.95%5則Im5mA檔改裝電流表級別為S=1.0級3．電壓表的校正

⑴計算串聯(lián)電阻阻值r1和r2：

r1UnS0Rg1042.861037.14(K)，r2(UmUn)S040(K)

⑵分別對Un和Um檔進行校正a、Un1V檔量程的校正：

U24.70.040.988(V)；U01(V)UU0U-0.012(V)EUUn0.012100%1.2%則可判定等級S=1.5級1b、Um5V檔量程的校正：（數(shù)據(jù)表格如下）

Ui(V)U0i(V)由小→大由大→小1.0000.9641.1041.0340.0342.0001.9561.9761.966-0.0343.0002.9242.9522.938-0.0624.0003.9403.9483.944-0.0565.0004.9444.9484.946-0.054U0i(V)Ui(V)c、作出Um5V檔的校正曲線

ΔU(V)0.0400.0300.0200.0100-0.010-0.020-0.030-0.040-0.050-0.0601.0002.0003.0004.0005.000U(V)

d、對Um5V檔進行級別判定：精度EUmaxUm100%0.0625100%1.24%

則Um5V檔改裝電壓表級別為S=1.5級

誤差分析及討論

1.改裝表、標準電流表和電壓表、標準電阻箱及萬用表示數(shù)不準所帶來的系統(tǒng)誤差。2.測量時，由于個人因素所帶來的隨機誤差。課后思考題

1．若校準電流表處理數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)被校表讀數(shù)總是大于標準表讀數(shù)，其原因何在？校準電壓表出現(xiàn)此情況呢？

答：校準電流表時，nI改I改Ip(n1)I改Ip(n1)UpRgUpRpRg(n1)Rp

與式子Rg(n1)Rp相比較可知：選定的Rp的值偏大，Rp值偏大的原因由Rg(n1)Rp可知在于Rg的測量值偏大了。

校準電壓表時，

I(RgRs)IUUIg(RgRs)與式子UIg(RgRs)比較可知：選定的Rs的值偏小，IgUmRg可知還是在于Rg的測量值偏大。IgRs值偏小的原因由Rs2．現(xiàn)有量程分別為5、20、100、200的標準毫安表，要對5mA的改裝表進行校正，應選哪個（檔）毫安表；如果校正改裝表滿該度時，標準表指針超過最大刻度，該怎樣處理。

答：①標準表選用5mA檔；②選用20mA檔或調(diào)節(jié)滑線變阻器使標準表指針向左偏轉。3．若用數(shù)字萬用表測得某電阻時屏上顯示“002”，請問應怎樣才能得到較準確的阻值。

答：將萬用表電阻檔調(diào)至較小量程再進行測量。

4．設計電路圖將表頭改裝成兩個量程的電流表和兩個量程的電壓表。要求只用一個表頭和一個多檔轉換開關，并計算所需串并聯(lián)電阻的阻值（提示，設計線路時要考慮接入的標準表對改裝表的影響最�。�。

AμABCDμAR3R4EFGR1R2mAImInUnUm公共端

R1nRg

m(n1)

R2mnRg

m(n1)改裝電壓表時，除外部分整體相當于量程即IgnIg的電流表，則

11RgS0Rg

nIgnIgUnRg可得R3nIgn

R4UmUnnIg評分標準(30分)

1.實驗文字部分（10）：實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗內(nèi)容、回答預習思考題。2.數(shù)據(jù)處理部分（15）：數(shù)據(jù)表格、計算、結果表達式3.分析討論部分（5）：誤差原因分析、課后思考題

擴展閱讀：電表的改裝與校準實驗報告樣本

實驗報告

實驗名稱電表的改裝與校準實驗時間201*年月日第周第次學院班級學號姓名指導教師實驗報告成績【實驗目的】

1、測量表頭內(nèi)阻及滿度電流

2、將1mA表頭改將成5mA的電流表，學會校準電流表基本方法3、將1mA表頭改將成1.5V的電壓表，學會校準電壓表基本方法

4、設計一個R中=1500Ω的歐姆表，要求E在1.3~1.6V范圍內(nèi)使用能調(diào)零（選做）【實驗原理】

1、表頭的主要參數(shù)(量程和內(nèi)阻)的測定

測量內(nèi)阻Rg的方法很多，本實驗采用替代法。如圖1所示。當被改電流計(表頭)接在電路中時，選擇適當?shù)碾妷篍和RW值使表頭滿偏，記下此時標準電流表的讀數(shù)Ia；不改變電壓E和RW的值，用電阻箱R13替代被測電流計，調(diào)節(jié)電阻箱R13的阻值使標準電流表的讀數(shù)仍為Ia，此時電阻箱的阻值即為被測電流計的內(nèi)阻Rg。

+mA被改裝電流計°°1°+°2°°mAR13ERW圖1

2、毫安表改裝成電流表微安表并聯(lián)分流電阻Rp，使被測電流大部分從分流電阻流過，表頭仍保持原來允許通過的最大電流Ig。

并聯(lián)分流電阻大小RIgR

pIIg圖2電流表改裝

g（1）

3、毫安表改裝成電壓表

微安表串聯(lián)分壓電阻Rs，使大部分電壓降落在串聯(lián)的分壓電阻上，而微安表上的電壓降仍不超過原來的電壓量程IgRg。

串聯(lián)分壓電阻大小RUUgs

IUIRggg（2）

圖3電壓表改裝

4、毫安表改裝成歐姆表（選做）

在圖4中，當a、b端接入被測電阻Rx后，電路中的電流為IERRR

gW3Rx對于給定的表頭和線路，Rg、RW、R3都是常量，由此可見，當電源端電壓E保持不變時，被測電阻和電流一一對應。因此，只要在表頭的電流刻度上側標上相應的電阻刻度，就可以用來測量電阻了。

當Rx0時，適當調(diào)節(jié)RW的值可使表頭指針滿偏，此時IERRRIg；

gW3當RxREgRWR3時，IRRR1Ig，這時指針在表

gW3Rx2頭的中間位置，對應的阻值稱為中值電阻，顯然R中RgRWR3。當Rx時，I0，即指針在表頭的機械零位。

5、電表標稱誤差和校正圖4歐姆表改裝

使被校電表與標準電表同時測量一定的電流（電壓），看其指示值與相應的標準值相符的程度。校準的結果得到電表各個刻度的絕對誤差。選取其中最大的絕對誤差除以量程，即得該電表的標稱誤差。

標定誤差最大絕對誤差量程100%+改+【實驗儀器】改裝表裝++表標DH4508型電表改裝實驗儀1臺

AR+RV標表準準RWR2p標準表表表電流【實驗內(nèi)容】

+E1、表頭的主要參數(shù)(Rg,Ig)的測定。

圖5

圖6將電源電壓E調(diào)低，RW調(diào)至最大，按圖１連線，調(diào)節(jié)E和RW（RW值適當調(diào)�。┦贡眍^滿偏，記下此時標準電流表的讀數(shù)，即為表頭的滿度電流Ig＝mA，然后斷開接在表頭上的連線，轉接到電阻箱R13上，調(diào)節(jié)R13使得標準電流表的讀數(shù)仍為剛才記錄電流值Ig，此時電阻箱R13等于表頭的內(nèi)阻Rg=。

2、將量程為1mA的表頭(電流計)擴程為5mA電流表（1）根據(jù)式①計算出分流電阻的理論值Rp理=。

（2）將標準電流表的量程置于20mA，電源E調(diào)低，電阻箱阻值調(diào)為Rp理。按圖5接線，檢查接線正確后，調(diào)節(jié)E和RW，當標準電流表顯示的電流為5mA時，微調(diào)電阻箱Rp的電阻值，使表頭指到滿量程，記錄此時分流電阻的實際值Rp實=。于是量程為5mA的電流表就改裝好了。(注意：RW作為限流電阻，阻值不要調(diào)至最小值。)（3）用量程為20mA的數(shù)顯電流表作為標準表來校準改裝的電流表。調(diào)小電源電壓，使改裝表每隔1mA（滿量程的1/5）逐步減小讀數(shù)至零點;再調(diào)節(jié)電源電壓按原間隔1mA逐步增大改裝表的讀數(shù)到滿量程5mA，每次記下標準電流表相應的讀數(shù)填于表2。

（4）以改裝表讀數(shù)Ixi為橫坐標，以Ixi為縱坐標，在報告上畫出電流表的校正曲線。并根據(jù)兩表最大誤差的數(shù)值定出改裝表的準確度級別。

3、將量程為1mA的電流計改裝為量程1.5V的電壓表（1）根據(jù)②式算出擴程電阻理論值Rs理=。

（2）按圖6連接電路，標準電壓表選擇開關打在2V擋量程，調(diào)節(jié)電阻箱的值為RS理，（RS理的阻值，可用電阻箱R13進行實驗），調(diào)電源E,當標準電壓表顯示的電壓值為1.5V，微調(diào)電阻箱R13的阻值，使表頭滿偏，記錄此時擴程電阻的實際值RS實=，于是1.5V的電壓表就改裝好了。

（3）用量程為2V的數(shù)顯電壓表作為標準表來校準改裝的電壓表。調(diào)節(jié)電源電壓，使改裝表指針指到滿量程（1.5V），記下標準表讀數(shù)。然后每隔0.3V逐步減小改裝表讀數(shù)直至零點，再按原間隔0.3V逐步增大到滿量程，記下每次標準表相應的讀數(shù)于下表；

（4）以改裝表讀數(shù)Usi為橫坐標，以Uxi為縱坐標，在報告上畫出電壓表的校正曲線。并根據(jù)兩表最大誤差的數(shù)值定出改裝表的準確度級別。4、改裝歐姆表及標定表面刻度（選做）

(1)取電源電壓E＝1.5V，根據(jù)表頭參數(shù)Ig和Rg，計算出中值電阻的理論值R中理=

(2)首先歐姆表的調(diào)零：按圖4(a)進行連線，調(diào)節(jié)電源E=1.5V，用導線連接a、b（短路a、b兩點，相當于Rx0），調(diào)RW使表頭指針滿偏，此時表頭指示電阻值為零。

(3)將電阻箱R1、R2(此時作為被測電阻Rx)接于歐姆表的a、b端，調(diào)節(jié)R1、R2，使表頭指針在的中間位置，記錄中值電阻的實際值R中實=。(4)取電阻箱的電阻為一組特定的數(shù)值Rxi=

15R,14R13,1中中,R中2R中,R中,2R中,3R中,5R中,4R中讀出指針相應的偏轉格數(shù)di（格數(shù)從左到右讀數(shù)0-50格）。利用所得讀數(shù)Rxi、di繪制出改裝歐姆表的標度盤。

【數(shù)據(jù)記錄】

表1電流表改裝與校正儀器參數(shù)滿度電流Ig（mA）擴程電流I（mA）電流計內(nèi)阻Rg（）Rp理論值（）Rp實際值（）表2電流表校正數(shù)據(jù)記錄(mA)被校表頭讀數(shù)Ixi5.00mA4.00mA3.00mA2.00mA1.00mA電壓減小時標準表讀數(shù)Is1電壓增加時標準表讀數(shù)Is2I(IxiS1IS2)2Ixi表3電壓表改裝與校準儀器參數(shù)

滿度電流Ig（mA）擴程電壓U（V）電流計內(nèi)阻Rg（）RS理論值（）RS實際值（）表4電壓表校正數(shù)據(jù)記錄（V）被校表讀數(shù)Usi1.50V1.20V0.90V0.60V0.30V電壓減少時標準表讀數(shù)Us1電壓增加時標準表讀數(shù)Us2U(UxiS1US2)2Uxi表5歐姆表（選做）E=V，R中理=，R中實=。R1111xi(Ω)5R中4R中3R中2R中R中2R中3R中4R中5R中偏轉格數(shù)(di)[數(shù)據(jù)處理]

1、填寫實驗數(shù)據(jù)列表。

2、分別作出電流表和電壓表的校正曲線。3、計算改裝電表的標稱誤差

4、繪制出改裝歐姆表的標度盤（選做）[思考題]

1、標稱誤差的意義是什么？電表的校準有什么用途？

2、在校正電流表和電壓表時發(fā)現(xiàn)改裝表與標準表讀數(shù)相比各點均偏高，是什么原因？應如何調(diào)節(jié)分流電阻和分壓電阻?【注意事項】

1）線路接好，并確保表頭指針不會超過滿偏后，才能接通電源；

2）為確保表頭指針不會超過滿偏，可先將電源電壓調(diào)小，保護電阻調(diào)大；3）拆除線路時，應先將電源關閉。

4）在實驗過程中，直流電壓源的電壓輸出調(diào)至2V檔位既可。

5）實驗中所需的電阻Rp,RS皆有此電阻箱R13提供，由于接線柱2引起的誤差過大，因此實驗時只接接線柱

1和3，輸出電阻值R13的范圍0-11111.0.

(注：此文為實驗報告參考樣本，不可直接打印充當實驗報告，課前需參看此實驗報告格式，手寫一份實驗報告，上課時把測量數(shù)據(jù)記錄在手寫實驗報告上，課后把處理的實驗數(shù)據(jù)和思考題答案寫于手寫實驗報告，下周及時上交實驗報告。)

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