电表的改装与校准实验报告(1)

大学物理实验报告

实验时间：2016年3月14日

实验名称：电表的改装与校准成绩：学号：6101215075实验目的：

班级：自动化153班姓名：张恩泽

1、测量微安表头的内电阻g R ，量程g I

2、掌握将100uA 表头改装成10mA 的电流表和5V 电压表的方法；

3、学会校准电流表和电压表的方法。

实验仪器：

用于改装的微安表头、数字多用表、电阻箱、滑动变阻器、直流稳压电流、导线等。实验原理：

1.微安表头的内电阻g R ，量程g I 的测定

测量内阻g R 的方法很多，本实验采用替代法。如图1所示。当被改电流计(表头)接在电路中时，选择适当的电压E 和W R 值使表头满偏，记下此时标准电流表的读数a I ；不改变电压E 和W R 的值，用电阻箱13R 替代被测电流计，调节电阻箱13R 的阻值使标准电流表的读数仍为a I ，此时电阻箱的阻值即为被测电流计的内阻g R 。被改装电流计+

–mA °°+–mA

°°°13R 1

2

W

R E

°１．将A μ表头改装成大量程的电流表

因为微安表头的满刻度电流(量程)很小，所以在使用表头测

量较大的电流前，需要扩大它的电流量程。扩大量程的方法是，

在表头两端并联一个阻值较小的电阻R P （如图1）使流过表头的

电流只是总电流的一部分。表头和R P 组成的整体就是电流表。R P

称为分流电阻。选用不同阻值的R P

可以得到不同量程的电流表。图1图3

在图1中，当表头满度时，通过电流表的总电流为I ，通过表头的电流为I g 。因为

()g g g g P

U I R I I R ==-故得

(

)g p g

g

I R R I I =-（1）

如果表头的内阻R g 已知，则按照所需的电流表量程I ，由式(1)可算出分流电阻R P 的阻值。

２．电压表的改装

根据欧姆定律U=IR ，内阻为R g 的表头，若通以电流I g ，则

表头两端电压降为U g =I g R g ,因此直流电流表可以对直流电压

进行测量。通常R g 的数值不大，所以表头测电压的量程也很小。为了测量较高的电压，需在表头上串联一个阻值较大的电阻R S (如图2)，使超过表头电压量程的那部分电压降落在电阻R S 上，R S 称为扩程电阻。选用不同的扩程电阻，可以得到不同量程的电压表。

在图2中,设改装后伏特计的总电压为U ,当表头指针满刻度时,扩程电阻

R S 两端的

电压为S g s g U I R U U ==-,于是有

g s g g g

U U U R R I I -==-（2）

根据所需要的电压表量程U 和表头内阻R g ,由式(2)可算出扩程电阻R S 的阻值。

式(2)中I g 和U g 分别为表头的满刻度电流和满刻度电压。

3．电表的校准

电表扩程后必须经过校准才能使用。所谓校准,就是将改装后的电表与标准表同时对同一个对象(如电流或电压)进行测量比较。

校准电表时,必须先调好零点,再校准量程(满刻度点)。若量程不对,可调节R P 或R S ,使改装表的量程与标准表的指示数相一致。

校准刻度时,要同时记下待校表的读数I x 和标准表的读数I S 。从而得

到该刻度的修正值x s x I I I ?=-。将同一量程的各个刻度都校准一遍,可绘出x x I I ?-的折线图,即校准曲线(图3)。在以后使用这个电表时,可以根据校准曲线对测量值做出修正,以获得较高的准确值。

作校准曲线()x x x s x U U U U U ?-?=-,以x U 为横坐标。

数据表格：

1、电流表扩程及校准数据记录

I 标0.06 2.02 2.74 3.58 4.07 4.85 5.62I 改（mA）

02 2.8 3.64 4.8

5.60.06

0.02

0.06

0.02

0.07

0.05

0.02

U x

I ?0图2

I 标 5.98 6.847.617.9610.06I 改（mA）

6 6.87.6810-0.02

0.04

0.01

-0.04

0.06

2、改装及校准数据电压表记录

实验步骤：

1．将量程为100µA 的表头扩程至10mA。（1）计算分流电阻R P 理论值。（2）按图4连接电路。

（3）校准量程，得到R P 实际值。（4）校准改装电流表刻度值。（5）作校准曲线x x I I ?-折线图。

2．将100µA 的表头改装为5V 的电压表。（1）计算扩程电阻S R 理论值。（2）按图5连接电路。

（3）校准量程，得到S R 实际值。（4）校准改装电压表刻度值。（5）作校准曲线x x U U ?-折线图。

S

E

图4图5

数据处理：

1、两改装表的校准曲线

U 标0.0450.4410.835 1.225 1.610 1.995 2.400U 改（V）

00.40.8 1.2 1.62 2.40.045

0.041

0.035

0.025

0.010

-0.005

0.000

U 标 2.792 3.182 3.580 3.960 5.01U 改（V）

2.8

3.2 3.645-0.008

-0.018

-0.020

-0.040

0.01

电流表改装校准曲线：

电压表改装校准曲线：

误差分析：

1．在调节接入电阻的实际值时，不能达到理想状态。

2．要正确进行读数和记录测量值的有效数字。估读时产生的误差。3．电表本身存在的误差，仪器放久了发生不准确现象。