设计性实验微安表改成伏特表.docx

1、设计性实验微安表改成伏特表设计性实验(微安表改成伏特表)设计性实验：电表改装与设计实验课题（二）：微安表内阻的测量和改装学院：机械与电子工程学院姓名:叶换敏（38） 罗梅芳（30） 黄冬琴（11） （一）实验课题：测量微安表的内阻并将微安表改装成多用表（二）实验目的：（1）了解多种测量微安表的方法分析每种方法的误差，并比较选出相对简单可行误差小的方法。（2）熟悉表头的构造和原理；（3）掌握改装电流表的原理和方法；（4）学习电表的设计、改装和校正的方法。（三）实验仪器：微安表：50 A ，100 A ，200 A。电压表：1V，3V，15V。毫安表：1mA，10mA。电流计，电阻箱，滑动变阻器，

2、单刀开关，双刀开关，电源，导线若干。（1）在改装电表前，首先应知道表头的内阻Rg 。、替代法（1）实验原理：测量微安表内阻Rg的方法很多，较为简便常用的方法是“替代法”，即将被测表M和另一微安表N串联起来，再在两端加一定的电压VAC，使N的读数等于某一定值In (In一般为满度的三分之二为宜)，如图上图（左）所示。然后保持VAC不变，用电阻箱R取代M，如上图（右）所示，使N的读数仍为In，此时R的阻值就等于微安表M的内阻Rg 。替代法测量微安表内阻的电路如图1所示。首先选定总电源电压为E，当开关K合到1时，调节限流电阻R1 使流过电流表A1的电流为I1，并保证微安表A2不超量程。再把电阻箱R2

3、的阻值调到远大于Rg的粗测值，然后，把开关K合到2，逐渐调小电阻R2，直到电流表A 的电流回到I1。由于两次测量时电路电源电压和电流都相等，所以, R2就是微安表 Rg的测量值。因为两次调节的电流很难完全相等，再考虑到不确定度计算的需要，我们假定第二次测量时微安表的电流为I2，因此有： 实验误差：理论上没有误差、半偏法A、半偏法测量微安表内阻电路如图所示：按图连好电路，S2断开，S1闭合，调节变阻器R，使待测电流表G的指针满偏。再将S2也闭合，保持变阻器R接在电路中的电阻不变，调节电阻箱R/使电流表G的指针半偏。读出电阻箱的示值R/，则可认为rgR误差分析：闭合S1断开S2时：Ig=E/RA+

4、R+r 开关S1S2都闭合时：1/2Ig+IR=E/R1+RRA/(R+RA)+r由并联电路性质得：1/2IgRA=IRR 联立得：RA=(R+r)R/R+r-R=R/1-R/R+rR 所以测量值小于真实值认为S2闭合后电路中的总电流近似不变，则通过电阻箱的电流近似为。所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。实际上S2闭合后电路中的总电流要变大，所以通过电阻箱的电流要大于，电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。为了减小这种系统误差，要保证变阻器接在电路中的阻值，从而使S2闭合前后电路中的总电流基本不变。R越大，系统误差越小，但所要求的电源电动势越大。实验中所用电源电动势为812V，变阻器的最大阻值为

5、左右。、伏安法1) 按图接好线路，图中E为稳压电源，K1即电源开关，R1为滑线变阻器，R2电阻箱，K2是单刀双掷开关，M和N是两个同型号的微安表。请教师检查后，再进行下面的步骤。测量微安表M内阻的电路图2) 滑动滑线变阻器R1的滑动触头，将A与滑动触头间的电阻调至最小，单刀双掷开关K2扳向l，打开稳压电源E的开关(K1)，将E的输出电压调到2V。然后移动R1的滑动触头，使微安表N的读数为X A。以后不能再移动R1的滑动触头，以保持电压不变。3)先将R2调到一定值，再把K2扳向2，仔细调节R2，使N的读数仍为X A，此时R2的阻值就等于微安表M的内阻，记下M的内阻Rg。（2）电表的改装1.改装成

6、电压表若要把微安表改装成电压表，只要用一个高电阻Rm (称为分压电阻)与原微安表串联即可，如图所示。由于串联了分压电阻Rm ，总电压的大部分降在Rm上，这样由分压电阻Rm和表头组成的整体就可以测量较大的电压了。设微安表的量程为Ig ，内阻为Rg，若要把它改装成量程为V0的电压表，分压电阻Rm应取多大当A、B两点间的电压为V0时，流过微安表的电流为Ig (这时微安表的指针刚好指到满刻度。因此只要在微安表的标度盘上直接标上与该电流相应的电压，微安表就成为电压表了)，根据欧姆定律，得 2.改装成多用量程的电流表将微安表改装成大量程的电流表只需利用并联电路的分流特性，并联一个小阻值的电阻由欧姆定律得I

7、1R1=IgRg所以I=Ig+I1=(1+Rg/R1)Ig 将改装后的电表跟标准电流表串联进行校准。（四）实验步骤：把量程为200 A的微安表改装成量程为5V的伏特表 1) Ig=200 A，V0=5V，根据(2)式计算出微安表M的分压电阻Rm。2) 按图接好电路。调节电阻箱R2的阻值等于Rm。这样虚线框内由分压电阻Rm和表头组成的整体就成为量程为10V的伏特表了。图中的伏特表作为标准表，用来校准改装成的伏特表。3)打开K1，将电源E的输出电压调到12V，调节A、C间的电压VAC，当微安表M的读数IW分别为 A， A， A(相当于改装的伏特表的读数VG分别为，时，记下标准伏特表对应的读数VB。

8、4) 以VG为横坐标，V(VBVG)为纵坐标，在坐标纸上作出V VG校准曲线。以后使用改装的伏特表时，可以根据校准曲线修正伏特表的读数。（参考电流的校准曲线）电流校准曲线参考图（六）测量记录和数据处理把量程为200 A的微安表改装成量程为的伏特表（1） Rm 上述改装的电压档是否达到预定要求，要用标准表进行校准，并作校准曲线。将改装表与标准表串联起来调节滑动变阻器，是改装表读数从零增加到满刻度，同时几下校准表和标准表相应的读数。然后以改装表的读数为横坐标，以被校准表的修正值为纵坐标，做曲线。（2）用方格纸画出校准曲线（3）的不确定度分析：（1）下面推导被测量R 的不确定度。首先对(1)式两边求对数，得：（2）对(2)式两边求全微分，得：因为n一1，所以1一n是一个小量，则(1一n)(dRl+dR2)是二级小量，可以忽略。则上式变为：因此，测量结果的不确定度为：(七)定改装后的伏安表的误差和级别。取Ui=|标准表在该点的读数-扩大后的伏安表对应的读数|；选取各绝对误差的最大值得Umax。所以扩大量程后的伏安表的级别为：m =100%