将微安表改装成多量程电流表.doc

实验 10 《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 、 双量程电流表，完成电表改装电路所需仪器与校正电路mA510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， ，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告实验仪器量程 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) ]A50 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 、级别为 级的微安表，改装成 、 双量程电流表参A505.1mA510考电路如图 11-1 所示⑶ 先测量微安表的内阻 和满刻度的电流实际值 用实际测出的 和 算出 和iRMIiRMI1的数值。

实验中 、 用电阻箱课前推导出计算 、 的公式，画好测 、 的电路2R12 1R2i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 (每个%5.2量程校 10 个点)课前拟好数据表据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，要求用纸质版( 电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改参考书籍《大学物理实验》陆廷济 胡德敬 陈铭南 主编2原始数据实验日期：2009.12.71 表头参数量程: 等级度: 读数误差: 内阻:2 改装的电流表的参数 扩大量程倍数分流电阻（ ）分度值( )mAmA5103 表头内阻测量值记录电阻 R1 R2 R3 R4 R5 R阻值（ ）4 改装电流表校正数据电流表mA5Ix( )Us（升）(V)Us（降）(V)Us（平均）(V)I(平均)ΔI( )mA电流表10Ix( )Us（升）(V)Us（降）(V)Us（平均）(V)参 数量 程3图 1 惠斯登电桥原理I(平均)ΔI( )mA指导教师：将微安表改装成多量程电流表并进行初较实验目的1 掌握惠斯登电桥的原理及特点，会使用惠斯登电桥测量电表电阻。

2 掌握扩大量程的原理和方法3 掌握多量程电表的改装方法4 学会对改装电表进行校正并绘校正曲线，能理解电表准确等级的含义实验仪器量程 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A50度(0.08%U+0.1) ]、3V 直流稳压电源、开关各一个、滑线变阻器两个（高值、低mV值各一个） 实验原理1 惠斯登电桥的原理惠斯登电桥的原理性电路如图 1 所示，4 个电阻 R1、R 2、R 3和 R4联成一个四边形 abcd，每条边称为电桥的一个“桥臂” ，在对角 a 和 c 之间接上工作电源 E，在对角线 bd 上再接上检流计 G电桥的“桥”就是指 bd 这条对角线而言;它的作用是将桥4两端的电位直接进行比较电源接通后，bd 两点的电位一般并不相同，因此检流计中有电流通过，指针必然偏转测量时若适当调节桥臂电阻，可使桥上没有电流通过(Ig=0)，检流计指零，此时称为电桥平衡电桥平衡时，， ， dbUxI1sI2于是 21RIIabadScxc将两式相除，得 4 个桥臂电阻的关系为sxR21因此待测电阻 Rx，可表示为（1ssM21）（1）式称为电桥的平衡条件。

式中，R 1 、R 2称为比例臂电阻，其比值 M 称为倍率，R S称为比较臂电阻若 M（或 R1 、R 2）和 RS已知，待测电阻 Rx就可由（1）式求出调节电桥平衡有两种方法：对滑线式电桥，是保持 Rs不变，通过调节 R1/R2的比值使电桥平衡；对箱式电桥，是保持 R1/R2不变，通过调节 Rs使电桥平衡用电桥法测电阻的突出优点是：用电桥法测电阻，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻作为桥臂；通过与标准电阻相比较，即可确定待测电阻是标准电阻的多少倍由于制造高精度的电阻并不困难，所以电桥法测电阻可达到很高的准确度电桥电路中，不用电压表、电流表，只用—只检流计作指零装置，并不要求提供读数，只要检流计灵敏度足够高对准确度高低并无苛求2 惠斯登电桥的灵敏度所谓电桥平衡从理论上将应该是 Ig =0，但实验中往往 Ig小到难以驱动检流计指针偏转，或其偏转小到难以使人察觉到，以至我们仍认为电桥是平衡的，这样会给测量带来误差，该误差大小取决于电桥灵敏度的高低电桥灵敏度 S 的定义是：S= = (2)xRn0表示电桥平衡后，R x的相对改变量△R x/Rx所引起的检流计指针有△n 的偏转格数。

S 值越大，电桥越灵敏，对电桥平衡的判定就越准确，由此带来的误差越小5本实验所用 QJ23 型惠斯登电桥，面板布局如图 2 所示电桥的结构形式基本类同，只是将 4 个十进位电阻器串联成 RS；R l、R 2也由 8 只特定阻值的标准电阻组成，通过调节 a 点位置使倍率 M 分成 7 档（×0.001、×0.01、×0.1、×1、×10、×100、×1000)测量时，应根据被测电阻的阻值选取倍率，以保证 RS有 4 位读数该电桥测量范围为 1～9.999×10 6 Ω，基本量限为 10~9999Ω在基本量限以内，用内部电源和检流计时，该电桥的准确度等级为 0.2 级测量时仪器的允许误差为： max%2.0Rx式中 为电桥读数的满刻度值该电桥还可ma以外接电源和检流计，以提高其灵敏度3 微安表满偏电流的测量用惠斯登电桥测出微安表内阻 Rg后，把一个电压表并联在 Ug上，测出 Rg的电压 Ug，即可以求出满额电流 Ig其原理图如图 3 所示Ig = Ug/ Rg （3）4 扩大电表量程的方法磁电式电流表是采用并联电阻分流的方法扩大量程的。

在表头两端并联一个电阻Rs,若表头的满度电流为 Ig，内阻为 Rg,干路中电流为 I,可以看出通过表头的电流是 I的一部分，且表头两端的电压与电阻 Rs两端的电压相同设电流表扩大后的量程为 I，是 Ig的 n 倍 Ig=（I-I g）R s=（n-1）I gRs于是分流电阻的阻值为 6（4） 1nRgs即在表头的两端并联一个阻值为 的电阻，1nRgs就能使表头的电流量程扩大 n 倍本实验将 量程的微安表分别扩大为 、A50mA5，扩大倍数分别为 10 倍，20 倍m10则所需并联的电阻分别为Rs1= R1+ R2=Rg/9 （5） Rs2= R1=（R g+R2）/19 （6）R1= R2= Rg/18 （7）5 改装电流表的校正电表在扩大量程或改装后，需要用标准表进行校正。

校正目的：评定该表在扩大量程或改装后是否仍符合原电表准确度的等级；绘制校正曲线，以便于对扩大量程或改变后的电表能准确读数本实验用比较法进行校正：将待校正的电表与级别较高的标准表进行比较，校正电路图如 5校正点应选在扩大量程的电表的全偏转范围各个标度值位置上，确定各校正点的△I=Ix-Is值这样不仅可与等级度误差△ 仪 ，而且可作△I～I x曲线，供使用时作读数修正 实验内容与操作步骤1 用惠斯登电桥测 5 组表头电阻，并计算不确定度2 将微安表改装成 、 双量程电流表.mA10（1）根据实验室给定的微安表量限 Ig，内阻 Rg 以及要改装成的电流表量限I1、I 2,用公式 Rs=Rg/(n—1)算出所需并联的 2 个分流电阻 Rs1、 Rs2的阻值2）从实验室自备电阻箱上取相应的电阻值，与表头并联组成电流表将改装的电流表按图 5 所示接好电路 （3）经检查电路正确后接通电源，调节滑线变阻器改变电路中的电流，使改装表读数从 0 增加到满刻度，然后再减到 0，同时记下改装表与标准表相应电流的读数4）以改装表的读数 I 为横坐标，ΔI 为纵坐标，在坐标纸上作出电流表的误差校正曲线。

7实验数据记录1 表头参数量程: 等级度: 1.5 读数误差: 0.0075 内阻:157.2A50 mA2 改装的电流表的参数 扩大量程倍数分流电阻（ ）分度值( )mAmA510 17.5 0.11020 8.7 0.23 表头内阻测量值记录电阻 R1 R2 R3 R4 R5阻值（ ）157.1 157.2 157.2 157.2 157.3 157.24 改装电流表校正数据电流表mA5Ix( )0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00Us（升）(V)0.051 0.099 0.149 0.195 0.243 0.290 0.340 0.388 0.440 0.486Us（降）(V)0.051 0.100 0.149 0.195 0.243 0.290 0.339 0.387 0.441 0.486Us（平均）(V)0.051 0.100 0.149 0.195 0.243 0.290 0.340 0.388 0.441 0.486I(平均)( )mA0.51 1.00 1.49 1.95 2.43 2.90 3.40 3.88 4.41 4.86ΔI( )-0.01 0 0.01 0.05 0.07 0.10 0.10 0.12 0.09 0.14电流表A10Ix( )m1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00Us（升）(V)0.102 0.200 0.297 0.392 0.488 0.586 0.684 0.780 0.880 0.978Us（降） 0.101 0.202 0.296 0.394 0.492 0.585 0.683 0.779 0.879 0.978参 数量 程8(V)Us（平均）(V)0.102 0.201 0.297 0.393 0.490 0.586 0.684 0.780 0.880 0.978I(平均)( )mA1.02 2.01 2.97 3.93 4.90 5.86 6.84 7.80 8.80 9.78ΔI( )-0.02 -0.01 0.03 0.07 0.10 0.14 0.16 0.20 0.20 0.22数据处理g=( R1+R2+R3+R4+R5)/5=(157.1+157.2+157.2+157.2+157.3)/5=157.2（ ）△R inst=±（0.2% g +0.02）=±(0.2%×157.2+0.02。