设计组装欧姆表.docx

［预习资料］设计组装欧姆表实验原理：1.欧姆表的原理根据调零方式的不同，欧姆表可分为串联分压式和并联分流式两种.其原理电路如图（a）和图（b）所示.由图知（b）并联分流式欧姆表原理图Rz Rx式中RZ为欧姆表的总内阻.对于图（a ）：Rz = Rg + Rw + R3 ,图（b ）：Rz=0/（Rg+Rw）+R3.当欧姆表短路（即Rx=0）,电路中电流为最大值Im=-E-.设Rz计时，应使表头满偏（即欧姆表调零，可通过调节RW得到，所以RW称作欧姆表的调零电阻）.将Im=旦代入（1）式可得RzRzRzRx可见I与Rx有一一对应的关系，如果表头的标度尺预先按已知电阻值来刻度，就可用来直接测量电阻了.由（2）式可知，I与Rx成非线性，且Rx=0,I=Im，RX=叼1=0--111RX=RZ,I=}ImL2Rz称作欧姆表的中值电阻.所以欧姆表白^标度尺是反向非均匀的，且Rx越大，刻度间隔愈密.2 .欧姆表的量程挡可由其中值电阻的数量级来设定：通常将数量级为千欧姆的中值电阻Rz的欧姆表设定为Rx100挡，数量级为几百欧姆的中值电阻Rz的欧姆表设定为Rm10挡，数量级为几十欧姆的中值电阻Rz的欧姆表设定为Rm1挡。

3 .欧姆表参数的调整：设计好的欧姆表其参数要在实验中作出调整然后才能进行校准调整的原则是在标准条件下，组装表的满偏（外接电阻Rx=0,时，表头指示满偏）和半偏（外接电阻Rx=Rz时，表头指示半偏）条件均得到满足；调整方法是先由半偏条件改变调零电阻Rw滑动触头位置，再由满偏条件调整R0的值，经过若干循环后，最终R0的值可同时满足满偏和中偏条件（注意，此调整方法若改变调整顺序，则调整最终不收敛，即经过若干循环后，最终R0的值不可同时满足满偏和中偏条件4 .欧姆表的扩程两种方法：（1）并联不同的分流电阻以减小量程:（3）串联分压式（b）并联分流式如图2冬量程档欧姆表参考电路Ri ,使回路电流如图2所示，在相同的电源电压下，在基准档的基础上，并联一电阻增大为原来的10倍，中值电阻降为原来的1/10,欧姆表此时量程和倍率都变为原来的1/10;若并联一电阻R2,使回路电流增大为原来的100倍，中值电阻降为原来的1/100,欧姆表此时量程和倍率都变为原来的1/1002)提高电源电压以增大量程(4)式可知，在表头灵敏度(Ig)不变的情况下，若要增大量程以测更高的阻值的电阻,5.就要提高电源电压，使中值电阻增大。

定标：欧姆表表盘的标度尺可按下式确定~~~nmRZRX式中n为对应于Rx的表盘格数,nm为表盘总格数(表盘的原刻度是均匀分格的)实验任务将Ig = 1mA的表头设计并组装成Rxl档的串、并式欧姆表1、“RM1”档欧姆表的中值电阻范围1 < Rz < 15Q ；2、所设计并组装的欧姆表在工作电源1.3QV~1.65V范围能机械调零实验室提供仪器的已知参数：Ig=1mA;Rg=155Q;Rg=3Q;Rw=68①;EQ=1.5V思路：根据实验室提供仪器的已知参数，选择满足设计要求的串、并式欧姆表的中值电阻Rz,并计算出相应的限流电阻RQ的设计值和电源电压Emin~Emax调节范围的理论值1、串式欧姆表X1Q档的电路图见图1:设电池新时的电动势为Emax,寿命终了时的电动势为Emin,定标时的电动势为Eq,相应电动势下的中值电阻分别记为Rzmax、Rzmin、Rz则有:-EoRz='=15000（理论值）IgRzmax=R°+Rw+Rg（1）IgRzmin=&+Rg=予⑵Ig由（1）、⑵式得.正=Emax-Em^=RwIg=0.68V.E___：E__取Emin=Eo———=1.5—0.34=1.16V,则Emax=E0+——=1.5+0.34=1.84V22由（2）式得：R0=Emn_—Rg=10050Ig综上所述：当中值电阻取Rz=1500◎时，电源电压的调节范围1.16~1.84V比设计要求的大，故满足设计要求。

2、并式欧姆表X100Q档的电路图见图2:设电池新时的电动势为Emax,寿命终了时的电动势为Emin,定标时的电动势为E0,相应电动势下的中值电阻分别记为RzmaxRzmin、Rz令Rz=1100「「由于E0记E0-IgRgRo所以R0=E0_IgRg=9863」Eo/Rz由图2可看出，当调零电阻调到最大时，电源电压取得最小值E=EminIgRgEmin=IgRg(Ig)Ro=1.2973/RgRw同理，当调零电阻调到最小时，电源电压取得最大值E=EmaxIgRgEmax=IgRg(-^Ig)Ro=1.6509/RG综上所述：当中值电阻取的大，故满足设计要求Rz=1100◎时，电源电压的调节范围1.2973~1.6509V比设计要求实验内容1 .在实验中调试出并式欧姆表限流电阻R和电源电压Emin~Emax的实验值2 .对并式欧姆表进行定标，并制作出欧姆表表盘3 .在实验中调试出串式欧姆表中值电阻Rz和电源电压Emin~Emax的实验值4 .测出“RM100”档串式和并式欧姆表在工作电源为1.35V时的中值电阻，由此分析两种方式欧姆表的优劣实验数据表格1、对并式欧姆表实验参数测试（Rz=1100Q）参数R/CEmin/VEmax/V理论值986.31.29731.6509实验值相对误差（为2、并式欧姆表定标（E=1.5V）Rx/C(x100)OO10070504030201511864210Nx/格（实测）0.050.0Nx/格（理论）相对误差（%）3、对串式欧姆表实验参数测试（R0=1005,1）参数Rz/QEmin/VEmax/V理论值15001.161.84实验值相对误差（%4、1.35V时串、并式欧姆表中值电阻组装形式串式欧姆表并式欧姆表1.5V时的中值电阻/◎11001.35V时的中值电阻/Q相对误差/%数据处理要求1、整理实验参数的设计过程2、对实验1与实验3中的设计参数的测量结果进行误差分析;3、计算出定标数据的相对误差，并绘制出欧姆表表盘；4、由实验4分析出串式欧姆表与并式欧姆表的优劣性。

［附］绘制欧姆表参考表盘：（仅供参考）。