实验七 电表的改装与校准

实验七电表的改装与校准

实验简介

磁电系电表测量机构的可动线圈允许直接通过的电流很小，用这种测量机构直接构成的电表叫表头。表头只适用于测量微安级或毫安级的电流。常用的不同量程的安培表和伏特表，均是将表头并联或串联适当阻值的电阻改装而成的。通过本实验了解电表改装原理，掌握将微安表扩程为毫安表的方法，掌握学生式电位差计的使用及校准电表的方法，学习校准曲线的意义及作法。

实验目的

1.掌握电流表扩大电表量限和电压量限的基本原理和方法。

2.了解电表校正和定标的基本概念。

实验仪器

微安表、电流表、电压表、电阻箱、电键、滑线变阻器、稳压电源、导线等。

实验原理

1．将表头改装成伏特表

在表头上串联一个阻值适当的分压电阻Rs，使表头不

能承受的那部分电压降落在Rs上，由表头和串联电阻Rs

组成的整体，就是改装后的电压表。串联的分压电阻Rs称

为扩程电阻。选用大小不同的Rs，就可以得到不同量程的

电压表。

电压表扩程如图7-1所示，若已知流经表头电流Ig、表头电阻Rg，欲得电压量程为U时应串联的扩程电阻为Rs则有

若电压表的扩程倍数为

则扩程电阻

2．将表头改装成安培表

在表头两端并联一分流电阻R P，使超过表头量程的那部分电流从分流电阻R P流过，由表头和分流电阻R P组成的整体就是改装后的安培表。

电流表扩程如图7-2，当表头满刻度时，通过安培表的电

流为I，通过表头的电流为Ig，则由欧姆定律可知

若其扩程倍数

则分流电阻

3．电表的标称误差与校准

标称误差指的是电表的读数与准确值的差异，它包括了电表在构造上各种不完善因素引入的误差。为了确定标称误差，用电表和一个标准电表同时测量一定的电流或电压，从而得到一系列的对应值，这一工作称为校准，校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差，除以量程，定义为该电表的标称误差，即

通过校准，测量出电表各个指示值Ix 和标准电表对应的指示值Is ，从而得到电表刻度的修正值ΔIx = Is -Ix 。以Ix 为横坐标，ΔIx 为纵坐标，作出校准曲线Ix ～ΔIx ，两个校准点之间用直线连接，整个曲线如图7-3所示，根据校准曲线可以修正电表的读数。

实验内容

1.扩大表头的电流量程

1.1 改装要求 将150μA 表头改装成量程为I M =20mA 电流表，画出改装表的校正曲线，定出标称误差。

1.2 按式（7-1）算出分流电阻值R S ，并记录表头I g 、R g 值。

1.3 按图7-5联接线路。R S 、R 1均用电阻箱，R 1的大小按R 1=E /I M 取值，R 2为滑线变阻器。

1.4 校准量程 先调准零点，然后调节R 2，使两表达满度，如稍有差异，可

调R S ，使两表均达到满度，记下R S 值，作为分流电阻的实验值。

1.5 校准刻度 将改装表的刻度均匀的分为五等分，作为五个校准点，然后调节R 2，记下改装表的读数I x 值和相应的标准表读数I S ，填入自拟表格内。

1.6 计算出x s x I I I -=∆，并以x I 为横坐标，x I ∆为纵坐标，在坐标纸上画出改装表的校正曲线。

1.7 定出改装表的准确度等级。

2.扩大表头的电压量程

2.1 将150μA 表头改装成0-3V 电压表，按式（7-3）算出分压电阻值p R 。

2.2 校准线路采用图7-6，其他操作步骤、数据表格和校准按内容1各项进行。

思考题

1．电位差计定标时，需先估算定标电阻阻值，并在具体操作中先粗调、后细调，为什么？

2．校准电流表时，如果发现改装的读数相对于电位差计读得的值都偏高或偏低，即向一个方向偏，试问这是什么原因造成的？欲使有正有负应采取什么措施?

3．标准电阻设置四个接线钮的道理是什么?

4．将学生型电位差计的测量范围从0～1.71V 扩大到0～3.42V ，试问如何估算定标电阻、定标和测量？此时电源E 的最小输出电压是多少？

5．如何用电位差计校准扩程后的电压表？