电表的改装与校正

电表的改装与校正

通常用于改装的电表习惯上称之为“表头”。有的表头只能测量微安级电流，因此所测量的电流或电压极为有限。为了使它能测量较大的电流值和电压值，就必须进行改装。经过改装的电表具有测量较大电流、电压和电阻等多种用途和功能。我们所接触到的各种电表几乎都是经过改装的，因此学会改装和校准电表是非常重要的。

一、实验目的

1．掌握电表的扩程原理和方法。 2．学会校准电流表、电压表的方法。

二、实验原理

1.电表的扩程原理 （1）改装电流表

表头的指针偏转到满刻度所对应的电流值I g 称为表头的量程，表头线圈的电阻R g 称为内阻。要将表头改装成一个能测量较大电流的电流表，即扩大它的量程，办法是在表头上并联一个分流电阻R s ，如图6.13所示，这样就使被测电流的大部分从分流电阻流过，而表头仍保持原来容许通过的最大电流，但实际量程扩大了。

设表头改装后的量程为I ，根据欧姆定律得

()g g s g R I R I I =−

若改装后量程I＝nI g ，n 为改装后量程的扩大倍数，则

1

−=

n R R g s （1）

可见，要使表头电流量程扩大n 倍，只需给该表头并联一个阻值为

1

−n R g 的分流电阻。

（2）改装电压表

内阻为R g 的表头，通以电流I g 时，由欧姆定律可知，在表头两端产生的电压降为U g ＝I g R g 。一般情况下，由于I g 的数值较小，R g 也不大，所以表头测量电压的量程很小，常常不能满足实际测量的需要。为了能测量较高的电压，同样需要对表头进行改装。办法是在表头上串联一个分压电阻R H ，如图6.14所示，这样就使被测电压大部分降落到串联的分压电阻上而表头上的电压降很小，仍保持原来的量值，但实际量程扩大了。按图6.14改装的电压表的量程取决于R H 的阻

值。设表头改装后的电压量程为U ，表头满刻度时有

H g g g R I R I U += g

g

g H I R I U R −=

即 g g

H R I U R −= （2）

由此可见，若要将量程为I g 的表头改装成量程为U 的电压表，只要在表头上串联一个阻值为U /I g －R g 的电阻即可。

2.电表的校准原理

改装后的电表必须经过校准确定其准确度等级后方可使用。电表的校准通常用比较法，即

图6.14 改装电压表

R g

R

用标准表和改装表同时测量同一个物理量，将标准表的读数和改装表的读数进行比较。一般地，标准表的精度要比改装表高。

校表时，必须先调好零点，再校准量程(满偏),在改装表零至量程范围内均匀地取一些点，取得一组标准表和改装表的读数，并画出校准曲线。曲线是标准表

和改装表的读数差ΔA (ΔA =A 标

－A 改)与改装表读数A 改

两校准点之间用直线相连，成为一个折线图，不能画成光滑曲线。以后在使用这个电表时，可以根据校准曲线对测量值作修正以获得较高的准确度。

三、实验仪器

标准电流表、标准电压表、表头、电阻箱、滑线变阻器、直流稳压电源、开关等。

四、实验内容

1．将表头改装成量程为5mA 的电流表 （1）改装电流表

根据实验室给出的表头的内阻R g 、量程I g 以及扩大后的电流量程I ，依据式(1)求出分流电阻R S 的计算值，将电阻箱调到该值后并联到表头两端，即改装为5mA 的电流表了。

（2）连接电路

按图6.16所示将改装表接入校准电路。经指导教师检查接线无误后再进行如下操作：先校正改装表零点，然后接通电源，调节电路电流(调节滑线变阻器)，使标准表显示值为5mA ，此时改装表应该正好是满量程。若有偏离,可适当调节R s ，

使改装表指示也为5mA 。若调节R s 时标准表指示偏离5mA ，可适当调节滑线变阻器或R 使标准表指示值保持为5mA(R 在电路中起限流作用，实验中R 取300Ω左右)，记下此时R s 的实验值。

（3）测量并记录数据

保持R s 不变，调节回路电流，使改装表电流指示值I 改

依次为0.00mA 、1.00mA 、2.00mA 、3.00mA 、4.00mA 、5.00mA 时记录标准表的相应读数值；再使改装表电流指示值依次为5.00mA 、4.00mA 、3.00mA 、2.00mA 、1.00mA 、0.00mA 时再次记录标准表的相应读数值，填入数据表2中。

2．将表头改装成量程为3V 的电压表 （1）改装电压表

根据表头的内阻R g 、量程I g 以及需要改装成的电压表的量程U ，依据式(2)求出串联电阻R H 的计算值。取电阻箱读数为R H ，将电阻箱与表头串联即改装成量程为3V 的电压表了。

（2）连接电路

将改装的电压表与标准电压表按图6.17接好线路，请指导教师检查接线无误时进行如下操作：接通电源，先调准改装表零点，然后调节滑线变阻器的滑动头，使

标准表读数为3V ，此时改装表应该正好是满量程。若有偏离，可以适当调节R H ，使改装表指示也为3V 。记下此时R H 的实验值。

s R g

R 图6.16 校准电流表的电路

图6.17 校准电压表的电路 Δ

（3）测量并记录数据

保持R H 的值不变，调节滑线变阻器，使改装电压表指示值U 改 依次为0.00V 、0.60V 、1.20V 、1.80V 、2.40V 、3.00V 时,记录标准表的相应读数值。再将改装表的电压指示值依次调节到3.00V 、2.40V 、1.80V 、1.20V 、0.60V 、0.00V 时，再次记录标准表的相应读数值，填入数据表格3中。

五、数据记录与处理

1．数据记录

表1 改装电表

扩程后的量程 扩 程 电 阻(Ω) 内阻R g (Ω)

满度电流 I g (mA)

I (mA)

U (V)

计 算 值

实 际 值

电流表

电压表

电流表

电压表

表2 校准电流表数据表格(标准电流表等级K 0= 量程I m = )

标 准 表 读 数 I (mA)

改装表读数

I′ (mA)

小—大

大—小

平 均 值

()mA I I I ′−=Δ

表3 校准电压表数据表格(标准表等级K 0= 量程I m = )

标 准 表 读 数U (V)

改装表读数

U′(V)

小—大

大—小

平 均 值

()

V U U U ′−=Δ

2．数据处理

（1）确定改装表的准确度等级

本实验所用的电表均系磁电系仪表，磁电系仪表的主要技术特性之一是它的准确度。准确度概念说明如下：

设在整个量程中，仪表指示值的最大绝对误差为ΔX m ，则

%%100K X X m

m =×Δ

其中X m 为电表量程（电表指针指到满刻度时的数值表示），K 为仪表的准确度等级。对于给定仪表，由其量程和准确度等级确定它的基本绝对误差，即

ΔX m ＝±X m K %

我国的磁电系仪表共分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。如标有“0.5”的电表，