《将微安表改装成多量程电流表并进行初校》

评分：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目：将微安表改装成多量程电流表并进行初校

班 级：

姓 名： 学号：号

指导教师：

茂名学院技术物理系大学物理实验室

实验日期：2007 年 11月29日

实验11 《将微安表改装成多量程电流表并进行初校》

实验提要

实验课题及任务

《将表头改装成多量程电流表》实验课题任务是：利用所给的仪器，结合所学的知识，把表头改装成5mA、10mA双量程电流表，完成电表改装电路所需仪器与校正电路。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《将表头改装成多量程电流表》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。

实验仪器

量程500?A的微安表一块，电阻箱(0.1级)三个，惠斯登电桥、数字电压表[精度(0.08%U+0.1)mV]、3V直流稳压电源、开关各一个、滑线变阻器两个（高值、低值各一个）。

实验所用公式及物理量符号提示

⑴ 测微安表内阻时，电桥用外接电源并须降压使用，以免测量时微安表过载。 ⑵ 将标称量程为500?A、级别为1.5级的微安表，改装成5mA、

10mA双量程电流表。参考电路如图11-1所示。

⑶ 先测量微安表的内阻Ri和满刻度的电流实际值IM。用实际测出的Ri和IM算出R1和R2的数值。实验中R1、R2用电阻箱。课前推导出计算R1、R2的公式，画好测Ri、IM的电路图。

⑷ 以数字万用表的电压档作为标准表，两个滑线变阻器串联起来接入电路中，自己拟定校表电路，初校改装好的电表。对改装表的要求是：两个量程中各点的误码率均不超过2.5%(每个量程校10 个点)。课前拟好数据表据。 评分参考 (10分)

⑴ 正确的写出实验原理和内阻Ri测量方法，2分； ⑵ 正确的选用仪器和R1、R2的计算方法，2分； ⑶ 写出实验内容及步骤，2分；

⑷ 计算出R1、R2的值，完成改装表任务，2分； ⑸ 电表的校准及等级的标定，2分。

提交整体设计方案时间

学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求电子版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。

参考书籍

《大学物理实验》陆廷济 胡德敬 陈铭南 主编

实验11 《〈将微安表改装成多量程电流表并进行初校》

一．实验目的：

1．学会将微安表头改装成5mA.10mA的双量程电流表。 2．学会将数字电压表改装成高精度的电流表。 二．实验仪器：

量程500uA的微安表一块，电阻箱（0．1级）三个，惠斯登电桥，数字电压表[精度（0．08℅+0．1）mV],3V直流稳压电源，开关各一个，滑线变阻器两个（高值，低值各一个）。 三．实验原理：

1．微安表表头内阻的测定：

惠斯登电桥的 基本结构如图（1）

I1 A R1B GA Rg I C R2 Ro D I2 IO

闭合开关，如果检流计示数为零值，桥路电流Ig=0,达到平衡，从而有Ub=Ud,

I1=I0,于是I1R1=I2R2； I1=I2R0。

由此得R1/R2=Rx/R0,即Rx=R1Ro /R2…………….. (1)式就是测量电阻的原理公式。 在实验室中，我们把

M=R1/R2称为倍率，可根据倍率表中待测阻值范围选择

对应的倍率。称为R0的比较臂相当于一个只有四个进盘的电阻箱。 但需注意以下几点：

（1） 操作开关B和D时，应先接通B后接通G。先断G后断B。

（2） 调节电桥平衡时，必须对开关G采用“路接法”，若检流计指针偏向“+”，

表示R0需要加大，反之需要减少。

（3） 测量完毕后，连接表重新换到“内接上”。

由于外接电源电压U〈=3V，而我们只有3V的电压源，所以需要窜接一个分压电阻。

2.设计标准表

V R

标准表设计的电路如图所示:

n

其中R的建议阻值为10? (n=0、1、2、3、4……) I=

U R

3.测量微安表满刻度的实际电流值Im. 其电路如图所示:

U A R 高值

调节R的阻值,使微安表满偏,此时从标准表算出电流I

U I?

R4电表的改装并计算并联电阻的阻值:

在研究串.并联电路时可知:当一用电器两端并联一电阻时.该电阻有分流的作用;如果是串联一电阻时.该电阻有分压的作用,

磁电式电流表是采用并联电阻分流的办法扩大量程的.如图所示,在表头的两端并联一个电阻R.

把微安表改装成电流表所需电阻RS为:

?RI RS=

I?IMg

M设电流表扩大后的量程为I5 与I10,则有:

?RI R1+ R2=

I?IM5g

MI R1=

5.电表的校正及等级评定:. 其校正电路如图所示:

M?(Rg?R2)I10?IMA R1 R2 U R3 R4 在校正过程中,调整R2的阻值,使校正点落在扩大量程电表全偏转范围内各个标度值的位置上,确定各校正点的?I?Ix?Is的值.

计算出各点的误码率f

?I f?

Im然后选出 (?I)max 作为计算电表等级的依据

S???I?max?1000Im0

四．实验内容与步骤 1．测电表表表头内阻：

（1）首先调准检流计的机械零点。

（2）根据表头大概阻值，选择倍率值，安排桥臂R0的阻值，使电桥在接近平衡的情况下开始使用。

（3）注意测量时先合B，再合G，先断G，再断B，按下B的时间最好在3-5秒内。

2．测电流表的最大量程IM.

（1）将元件按电路图连接好，将滑动变阻器调到最大值。

（2）合上开关K，滑动滑动变阻器，使电流表的读数达到最大值。 （3）记录下这时的电压读数。 （4）整理实验仪器。

3．将数字电压表改装成电流表 （1）用导线把电阻箱与电压表并联后，将电阻箱的阻值调到1欧或10的倍数欧即可。

4．将电表表头改装成5mA.10mA量程的电流表

（1）将准备好的仪器（两个滑动变阻器，待测电流表和制作的电流表）与电源按照电路图连接起来.

（2）将两个滑动变阻器调到最大值。合上开关K，调节R4变阻器，使电路中的校正电表在它的量程范围内偏转。

(3) 每个点使电流上升和下降各校正一次(两个量程中各点的误码率不超过2.5%)求出平均值Is.

（4）每个量程校10个点，记录表中。 五．数据记录

.(1)表头参数：

量程：500微安 等级：0.1 读数误差： 10微安 内阻Rg:149.7欧

(2)电表扩大量程（5mA）:

量程：5mA 扩大量程倍数：10 Rs：16.6欧

改装表等级：1 量程：5mA 分度值：100微安 读数误差：100微安 (3)电表扩大量程（10mA）：

量程：10mA 扩大量程倍数：20 Rs:8.3欧

改装表等级：1 量程:10mA 分度值：200微安 读数误差：200微安 1．测量电表内阻数据记录： 待测电倍率M 测量次数 阻 1 2 3 4 5 平均 结 果 G 0.1 1498 1497 1497 1496 1498 1497 149.7

2．测量Ig 数据记录： 测量 1 2 次数 Uv 0.501 0.500 R 1000 1000 Ig

13.校正电表的数据记录：Is=(IS升+IS降)

2（1）量程为5mA的校正数据记录： Ix 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3 0.500 1000 4 0.500 1000 5 0.501 1000 平均 0.5 1000 0.0005 3.00 0.300 3.50 0.354 4.00 0.406 4.50 0.453 5.00 0.503 0.048 U升0.097 0.151 0.201 0.254 U0.48×0.97×1.51×2.01×2.54×3.00×3.54×4.06×4.53×5.03× IS升1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 0.050 0.098 0.151 0.203 0.251 0.301 0..354 0.404 0.452 0.500 降0.50×0.98×1.51×2.03× IS降1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 0.49×0.98×1.51×2.02× Is1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 ?I 0.01×0.02×-0.01-0.021/1000 1/1000 ××1/1000 1/1000 2.51×3.01×3.54×4.04×4.52×1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 2.52×3.00×3.54×4.05×4.52×1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 -0.020×-0.04-0.05-0.02×1/1000 ×××1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 5.00×1/1000 5.02×1/1000 -0.02×1/1000 Ix

（2）量程为10mA的校正数据记录： 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 0.106 升6.00 0.604 7.00 0.707 8.00 0.805 9.00 0.905 10.00 1.005 U 0.201 0.305 0.399 0.503 I S升1.06×2.01×3.05×3.99×5.03×6.04×7.07×8.05×9.05×10.05×1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 0.103 0.197 0.298 0.397 0.499 0.600 0.708 0.805 0.907 1.002 U 降I S降1.03×1.97×2.98×3.97×4.99×6.00×7.08×8.05×9.07×10.02×1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1.04×1.99×3.02×3.98×5.01×6.02×7.07×8.05×9.06×10.04×1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 Is ?I -0.04×0.01×-0.02×0.02×-0.01×-0.02×-0.07×-0.05×-0.06×-0..04×1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 1/1000 六．数据处理

4．将测量电表内阻数据代入 （1） △R=1／5（R1+R2+R3+R4+R5）

=1／5（1498+1497+1497+1496+1498）≈1497（欧） 再由

Rg=△RM=1497×0.1=149.7（欧）

（2）将测量Ig数据代入 △Ig=△Uv/△R

而△Uv=1/5(Uv1+Uv2+Uv3+Uv4+Uv5)=1/5(0.501+0.500+0.500+0.500+0.501) ≈0.500(伏)

所以由 △Ig=△Uv/R （其中 R=1000（欧）） =0.500/1000=0.500×1/1000(安)

（3）将 Ig=0.500×1/1000(安) Rg=149.7（欧）

代入公式：R1+R2=Im·Rg / I5-Im 和 R1=Im(Rg+R2) / I10-Im

得： R1+R2=（0.500×1/1000×149.7） /（5×1/1000-5×1/10000）---（1） 和 R1=5×1/10000×（149.7+R2）/ （10×1/1000-5×1/10000）-------（2）

由（1）和（2）得到： R1=R2≈8.3（欧） 5．将量程为5mA的校正数据处理： （1）由 Is=Us/R 其中R=100（欧） 可知：

I（升）1=U（升）1 / R=0.048/100=0.48×1/1000（安） I（降）1=U（降）1 / R=0.050/100=0.50×1/1000（安）

同理可求得：

I（升）2=0.97×1/1000（安） I（降）2=0.98×1/1000（安） I（升）3=1.51×1/1000（安） I（降）3=1.51×1/1000（安） I（升）4=2.01×1/1000（安） I（降）4=2.03×1/1000（安） I（升）5=2.54×1/1000（安） I（降）5=2.51×1/1000（安） I（升）6=3.00×1/1000（安） I（降）6=3.01×1/1000（安） I（升）7=3.54×1/1000（安） I（降）7=3.54×1/1000（安） I（升）8=4.06 ×1/1000（安） I（降）8=4.04×1/1000（安） I（升）9= 4.53×1/1000（安） I（降）9=4.52×1/1000（安） I（升）10=5.03×1/1000（安） I（降）10=5.00×1/1000（安）

（2）再根据

Is=1/2(Is升+Is降)

可求得： Is1=1/2（0.48×1/1000+0.50×1/1000）=0.49×1/1000 （安） 同理可求得：Is2≈0.98×1/1000（安） Is3=1.51×1/1000（安）

Is4=2.02×1/1000（安） Is5≈2.52×1/1000（安） Is6

≈3.00×1/1000（安） Is7=3.54×1/1000（安） Is8=4.05×1/1000（安） Is9≈4.52×1/1000（安）

Is10=5.02×1/1000（安）

（3）由 △I=Ix-Is

可求得： △I1=Ix1-Is1=0.50×1/1000-0.49×1/1000=0.01×1/1000 (安) 同理可求得；△I2=0.02×1/1000（安） △I3=-0.01×1/1000（安）

△I4=-0.02×1/1000（安） △I5=-0.02×1/1000（安） △I6=0×1/1000（安） △I7=-0.04×1/1000（安）

△I8=-0.05×1/1000（安） △I9=-0.02×1/1000（安） △I10=-0.02×1/1000（安）

（4 ）由误码率 f=△I/Im

可求得： f1=∣△I1∣/Im=(0.01×1/1000)/5.00×1/1000=0.002

同理可求得：f2=0.004 f3=0.002 f4=0.004 f5=0.004

f6=0 f7=0.008 f8 =0.01 f9=0.004 f10=0.004

再由标准度等级的定义和公式

S=（△I）max /Im ×100％ 可知：

此改装电表的标准度的等级 1。

6．将量程为10mA的校正数据处理： （1）由 Is=Us/R 其中R=100（欧） 可知：

I（升）1=U（升）1 / R=0.106/100=1.06×1/1000（安） I（降）1=U（降）1 / R=0.103/100=1.03×1/1000（安）

同理可求得：

I（升）2=2.01×1/1000（安） I（降）2=1.97×1/1000（安） I（升）3=3.05×1/1000（安） I（降）3=2.98×1/1000（安） I（升）4=3.99×1/1000（安） I（降）4=3.97×1/1000（安） I（升）5=5.03×1/1000（安） I（降）5=4.99×1/1000（安） I（升）6=6.04×1/1000（安） I（降）6=6.00×1/1000（安） I（升）7=7.07×1/1000（安） I（降）7=7.08×1/1000（安） I（升）8=8.05×1/1000（安） I（降）8=8.05×1/1000（安） I（升）9= 9.05×1/1000（安） I（降）9=9.07×1/1000（安） I（升）10=10.05×1/1000（安） I（降）10=10.02×1/1000（安）

（2）再根据

Is=1/2(Is升+Is降)

可求得： Is1=1/2（1.06×1/1000+1.03×1/1000）≈1.04×1/1000 （安） 同理可求得：Is2=1.99×1/1000（安） Is3≈3.02×1/1000（安）

Is4=3.98×1/1000（安） Is5=5.01×1/1000（安） Is6=6.02×1/1000（安） Is7≈7.08×1/1000（安） Is8=8.05×1/1000（安） Is9=9.06×1/1000（安）

Is10≈10.04×1/1000（安）

（3）由 △I=Ix-Is

可求得： △I1=Ix1-Is1=1.00×1/1000-1.04×1/1000=-0.04×1/1000 (安) 同理可求得；△I2=0.01×1/1000（安） △I3=-0.02×1/1000（安）

△I4=0.02×1/1000（安） △I5=-0.01×1/1000（安）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tent.html