实验10将微安表改装成将多量程电流表并进行初校

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目： 将微安表改装成将多量程电流表并进行初校

班 级：

姓 名： 学号：

指导教师： 方 运 良

茂名学院技术物理系物理实验室

实验日期：2006 年 11 月 24 日

将微安表改装成将多量程电流表并进行初校

一.实验目的

(1) 使用“电桥法”测电表内阻。

(2) 掌握将微安表改装成较大量程电流表的原理。 (3) 掌握将微安表改装成5mA、10mA双量程电流表。 (4) 掌握校正电流表的方法并绘制校正曲线。

二. 实验仪器

量程为500A的电表表头, 电阻箱×3, 单臂电桥,万用表, 稳压直流电源, 滑性变阻器×2, 开关×2, 导线若干。

三. 实验原理

1. 磁电式仪电表的作用原理

(1) 螺旋弹簧的作用：指针转动时，产生机械力矩M，设

M1=K1θ（K1为比例常数）。

(2) 线圈的匝数为n，空气磁场的磁感应强度为B，线圈的面积为S，通过电流为I时，则所产生的电磁力矩M2有如下递推关系：

M2=nBSI

令K2=nBS，则M2=K2I，当M1=M2时，指针静止在某一位置，设转角为θ，有K1θ=K2I，∴I= K1θ/K2 ；令K1/K2 =K

∴I=Kθ

即电流的大小与指针转过的角度成正比，故可用这一原理测定电流强度的大小。

2. 单臂电桥测量微安表内阻的原理 如图是单臂电桥的电路原理图，电阻

R1,R2,Rx和R0组成电桥的四个臂，其中Rx为待测电阻，接有检流计G的对角线BD称为“桥”，用来比较B、D两端的电位，当B、D两端的电位相等时，检流计G中的电流Ig为零，电桥达到平衡。

电桥平衡时，各桥臂电阻上的电压将

满足如下关系：

I1R1=I2R2 IxRx=I0R0

式中C=R1/R2称为比例系数。

3．微安表的电流扩程原理

扩大量程的方法是在微安表的两端并联一分流电阻RS，图2所示。这样就使被测电流大部分从分流电阻流过，而表头仍保持原来允许通过的最大电流Ig。

根据欧姆定律可得并联的电阻大小为

Rg

RSn1

图2

多量程电流表采用抽头式分流器，如图3所示。在图3中，当转

换开关转到T1时，表头量程为两量程中最小量程T1，分流电阻Rs=R1+R2。此时

R1R2Rgn11(1)

I2，分流电阻

当开关转到T2时，表头量程为两量程中最大量程

IsI2。此时

R2RgR1n21(2)

解(1)和(2)式得

n2n1R1Rgn2n113n1R2Rg

n2n114．微安表的电流校正原理

由于理论值总是会与实际要求有差别,改装后的电表必须经过精度高一级电表的校准,校准时一般只校准主刻度上的点,电路图如下:

我国国家标准规定，对单向标尺电表以最大引用误差表示电表的基本误差，并以电表的基本误差表示电表的准确度等级。电表的最大引用误差是电表标尺工作部分所出现的最大绝对误差

Xm与量程Xm之比为：

SrmXm100% Xm根据最大引用误差的大小，可以定出被校电表的精确度等级。例如0.5<最大引用误差rm<=1.0,则该表为1.0级。 5.将数字万用表改装成校准电表 因为在实验中数字万用表的微安量程太小不能对改装后量程变大的电流表进行校准，所以在实验中数字万用表并联一个1000Ω的电阻，如图4所示，通过测量流过电阻R的电压U来测量电路中的电流I，

UI

R因为并联的是一个1000Ω的电阻，所以电流值可以在数字万用表直接读出。

四．实验内容及步骤

1．用单臂电桥测电表内阻

为了防止电表被直流电源烧坏，直流电源要先串联一个电阻，然后再连接好电路进行测电表内阻Rg。

2．将微安表改装成5mA、10mA双量程电流表 1）根据表头参数

Ig，

Rg及量程扩大倍数n1,n2，按公式（3）

计算出分流电阻R1,R2并按图3连接电路，改装成将多量程电流表。其中开关置T1为5mA，置T2为10mA。

2）按图5连接好校正电路，对改装表进行校正。

图5

校正时先校正改装表满偏刻度示值，当改装表为满偏刻度时万用表示值相应为5mA或10mA。然后在扩大量程表上有标度值的点，使电流单调下降和上升各校一次，将标准表两次读数的平均

值作Is，计算出各校正点的IIxIs。作出校正曲线，并对是否附合等级度作出结论。

五.实验数据

1. 电表内阻 1 2 148.4 3 148.0 4 148.7 5 148.4 Rg Rg() 148.4 148.4 2. 5mA电流表的校正 Ix 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 Is上 0.51 1.01 1.49 1.95 2.45 2.96 3.42 3.87 4.34 4.86 Is下 0.49 0.99 1.49 1.96 2.46 2.96 3.44 3.91 4.36 4.86 Is I 0.50 1.00 1.49 1.96 2.45 2.96 3.43 3.89 4.35 4.86 0 0 0.01 0.04 0.05 0.04 0.07 0.11 0.15 0.14 3. 10mA电流表的校正 Ix 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Is上 1.00 1.95 2.94 3.90 4.89 5.85 6.81 7.80 8.75 9.68 Is下 1.00 1.96 2.93 3.89 4.89 5.88 6.79 7.78 8.73 9.68 Is I 1.00 1.95 2.93 3.89 4.89 5.87 6.80 7.79 8.74 9.68 0 0.05 0.07 0.11 0.11 0.13 0.20 0.21 0.26 0.32 1.表头参数: 量程: 500A 等级: 10 读数误差:

0.0075mA 内阻测量结果: 148.4 2.电流表扩大量程: 量程: 5mA/10mA 3. 电流表扩大量程倍数n1\\n2: 10 /20

R1=8.3 R2=8.3

六.数据处理

Rg=

R1R2R3R4R5148.4148.4148.0148.7148.4148.4

55n2n12010R1Rg148.48.25

n2n1120101n110R2Rg148.48.25

n2n1120101△I(mA)0.160.140.120.100.080.060.040.020.005mA改装电流表的校正曲线图0.150.110.070.040.050.040.140.010.000.00Ix(mA)0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0

量程为5mA电表的等级：

Xm0.15S1rm100%100%3.0%

Xm5.00∵

∴量程为5mA电表的等级为5.0

2.53.05.0△I(mA)0.350.300.250.200.150.100.050.0010mA改装电流表的校正曲线图0.320.260.200.210.070.110.110.130.050.001.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Ix(mA)量程为10mA电表的等级：

Xm0.32S2rm100%100%3.2%

Xm10.00∵

∴量程为10mA电表的等级为5.0

2.53.25.0七.实验结果

量程为5mA改装电表的等级为5.0 量程为10mA改装电表的等级为5.0

八.实验总结

这次设计性实验使我学到许多东西，从一开始的查找资料，设计方案到修改方案，在这过程中有各种困难和不懂，但克服这些之后所换来的成功有是多么甜美。在这实验中印象最深刻的是使用万用表改装成校准电流表，这一步使我了解到即使没有理想的仪器但利用手边的资源是可以完成实验的。路不止一条，多思考是保证成功的关键。这次实验中电流表所并联的电阻都比较小，但是电阻箱的最小刻度只到0.1，所以R1，R2的准确度不高，这就造成了改装电流表的误差。