微安表改装成多用电表的实践

《微安表改装成多用电表的实践》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、微安表改装成多用电表的实践为了全面培养学生综合运用所学知识的能力，收集和处理信息的能力，本学期我校在各年级开展了研究性学习活动。我们一行10人在老师的指导下选择了“电流表的改装”和“电荷的测定”两个课题。现第一课题经过理论准备、实验设计、实验操作、误差分析、实验改进、总结提高等阶段，已初步结束，特写研究性学习报告如下：一、磁电式仪表的工作原理 1．磁电式仪表的构造图：在蹄形磁铁一块，作用：产生强磁场；圆形软铁二块，作用：将永久磁铁的磁场转变为“均匀辐射磁场”；转动轴，铝框、线圈、指针、螺旋弹簧两个。线圈中通过电流时，发生偏转，螺旋弹簧产生机械力矩和线圈产生的电磁力矩平衡，使指针在力矩平

2、衡时静止在某一位置，其它辅助装置如接线柱、刻度盘等。 2．磁电式仪表的作用原理：⑴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）。⑵线圈的匝数为n，磁场的磁感应强度为B，线圈的长度为L1，宽度为L2，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=2nBIL    L1*L2=S      M2=nBIL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。3．两点思考⑴在蹄形磁

3、铁和铁蕊间的均匀辐向磁场的磁感线的全貌：内部也是存在磁场的，故图未定出软铁内部的磁感线，往往会给人一个磁感线会聚，内部圆心之线，实际上根据“在一点磁场方向仅有一个”的原则，磁感线是不相交的，故说转向磁场应是以水平轴为虚轴，竖直轴为实轴的双曲线系，这样可避免辐向磁感线汇聚中心的错误。⑵为什么磁电式仪表数在表面中间的1/3内最精确。通过对磁电式仪表的观察，此时线圈位置中各处在磁场内部偏中间区域，磁感线强度接近计算值B，读数过大或过小，线圈位置处于磁场边缘区域，磁感应强度接近于计算值B，读数过大或过小线圈位置处于磁场边缘区域，磁感应强度与计算值B有差距，故不准确，这个问题以前在高考试题中出现

4、过，但仅出现过结论，而未知原因，其实这与电表的结构有关，也是我们使用电表测量时应注意的。4．使用注意点：我们仔细观察磁电式电流表的游丝很细，说明它所产生的机械力矩很小，线圈的漆包线也很细，它所承受电流的磁力和产生的电磁力矩场很小，所以磁电式电流表非常灵敏，能测量非常微弱的电流，另外磁电式电流表（使用微安表的量程150μA）的量程很小，故接通开天前要考虑是否超过量程以保护电表，另外最重要的即本研究课题，为扩大电流表的测量范围，增多它的用处，可将其进行微装。二、测量微安表的内阻 1．磁电式电流表的基本物理量：满偏电流Ig，满偏电压Ug，电流表内阻Rg，其中必须测量的是Kg，满偏电流由电流表

5、直接读出，使用的微安表Ig=150μA=1.5×10-4A，满偏电压由欧姆定律给出：Ug=IgRg，由于不同电流表的“个性”不同，所以其内阻也不同，必须通过实验测出。 2．用“半偏法”测电流表内阻⑴实验电路如图，其中R’是电阻箱，K是电位器或是电阻箱，电阻较大，以保证电源电压是1.5V时，电路电流I≤Ig=150μA。⑵测量原理：①G满偏时的电流为Ig，②接入R’并调节后使G表半偏，③设电路电流不受，此时R’=Kg，R’是电阻箱电阻，可直接读出，可得Rg=R’⑶系统误差：接入R’后R’与Rg并联，且近似相等，线路电阻变小，总电流将变大，所以流经R’的电流I’将大于1/2Ig，流经G的电

6、流为1/2Ig，且I’R’=1/2IgRg，∵I’＞1/2Ig，∴R’＜Rg，Rg的测量值将偏小。⑷减小系统误差的办法，由⑶的理论，仅需尽可能地减少，由于并联R’所引起的电路电阻电流表变化，所以可适当提高测量电压和串联电阻的值，例如，Ig=150μA，U=3V时，串联电阻约在3/（Rg+R）=150×10-6A，K≈2.0×104Ω，若Rg=500Ω，则R=19.5KΩ，并联R’后总电阻为19.5+0.25=19.75KΩ,总电流I’=3*106/19.75*103=151.9μA,引起电流误差 =1.3%.3．实际测量：接上图电路，选用电池U=1.5V(内阻忽略),合上S1调节R使G

7、表满偏Ig=150μA，再合上S2调节R’，使G表半偏75μA，读出R’=560Ω，∵Kg=R’，∴微安表内阻Rg=560Ω。三、实验过程中发现误差较大，难以自信，引起新思考。 1．在改装后的电表测量中，发现按规定的数据改装成电流后所引起的误差超出允许范围（5%以内），有的甚至超过10%，实验不成功的原因在哪儿，引发大家对误差产生的原因进一步思考和讨论。 2．误差会放大和缩小吗？⑴以其中一个小组的电表内阻Rg=560Ω为例，电源电压U=1.5V