大学物理实验报告-电表的改装.docx

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1、实验报告电表的改装一般电流计（表头）只允许通过微安级（低等级的也有毫安级的）电表，只能测量较小的电流或电压。而实际测量的电流和电压都较大，要将表头改装，扩大其量程，常使用的各种电表都是工厂设计、改装完成的。有些电表为了测量交流电压或电流，在表内配上了整流元件。关键词：电流计；表头；电流；电压一、实验目的1．掌握扩大电表量程的原理和方法；2．了解欧姆表的改装和定标。二、实验原理1．表头的两个参数Ig和Rg的测定要将表头改装成电表，必须知道表头的两个参数——使表头偏转到满刻度的电流Ig和表头内阻Rg。这两个参数在表头出厂时都会给出。下面介绍实验测定这两个参数的方法，测量原理和线路如图9-1-1所

2、示。图9-1-1表头Ig，Rg测定电路图（1）Ig的测定首先置滑线变阻器滑动触点C于输出电压最小处（A端），将开关S2合于“1”处时，表头G与微安表串联（图9-1-1中微安表比待测表头有较高准确度的“标准表”，若改用mA级表头，则“标准表”相应地改为较高级别的mA表）。接通开关S1，移动滑动触点C，逐渐增大输出电压，使表头G指针偏转到满刻度，此时微安表上读出的电流值即为Ig，记下这个值。（2）Rg的测定保持上述电路状态不变（即不改变电源电压和C点的位置），使可变电阻R（采用电阻箱）为较大值，将开关S2拨于“2”处，连续减小R的值，使微安表重新指到Ig处，此时R的值即为Rg，这种方法称为替代法

3、。Ig和Rg是表头的两个重要参数。在选择表头时，这两个参数值越小越好。2.电流表量程的扩大表头不能测量较大电流，如图9-1-2所示，若并上一个低值电阻Rs，则可以扩大其量程。由图9-1-2，并联电阻Rs的值通过计算可以得到（I-Ig）Rs=IgRg（9-1-1）所以Rs=IgRgI-Ig（9-1-2）若令n=IIg，则Rs=Rgn-1（9-1-3）式中，I为扩充后的量程，n为量程的扩大倍数。从式（9-1-2）可以算出并联电阻Rs的值。若Rs分成适当数值的多个电阻串联而成，如图9-1-3，在相应点引出抽头，则可得到多量程电流表。图9-1-2并联分流电阻改成电流表图9-1-3两个量限的电流表测量

4、电路3.改装成电压表表头所能测量的电压很小，若要用它测量较大的电压，可串联一高阻值分压电阻RH,由图9-1-4可知，该电表的总内阻RH+Rg=UIg（9-1-4）所以RH=UIg-Rg（9-1-5）式中，U为改装后电表的量程；RH为分压电阻。在计算RH值时，通常还采用另一种方法：先计算将表头改装成1V的电压表所需要的总内阻[见式（9-1-4）]，它等于1Ig（称为每伏欧姆数，这是电压表的一个很重要的概念），然后根据改装表的量程，将量程乘上1Ig，再减去表内阻Rg，即可确定分压电阻RH的值。多量程的电压表如图9-1-5所示，RH值可分别计算。图9-1-4串联附加电阻改成电压表图9-1-5两个量

5、限的电压表测量电路4.改装成欧姆表用来测量电阻值的电表称为欧姆表，其电路如图9-1-6所示。其中U为电池端电压，表头、电阻、电池在表内相串联，Rx为待测电阻，a，b为两表笔的引出端。测量首先要将表头调零，即将a,b短路（相当于Rx=0），调节R0使表指针指到满刻度，这时电路中的电流即为Ig。由欧姆定律得Ig=URg+Re+Ri=URg+r(9-1-6)a,b端接入电阻Rx电路中电流将减少，为I=URg+Re+r(9-1-7)图9-1-6欧姆表测量电阻的原理电路如果电压U保持不变，待测电阻Rx和电流I形成对应关系。若按已知电阻值刻出表头标度尺，如图9-1-7所示，则可测量电阻。从式（9-1-6

6、）和图9-1-7可以看出，Rx越大，电流I越小。图9-1-7欧姆表的标尺图例若在Rx为无穷大（相当于开路）时，I=0，表头指针在电流零位。所以欧姆表的标尺为反向刻度，并且不是均匀的，Rx越大，刻度间距越小。在实际使用中，干电池的端电压U会不断下降，为使在电池可用时欧姆表能调至满刻度，r应是可变的。同时为保证r≠0，以免使电池与表头直接相通而烧坏表头，r采用一固定电阻Ri和一可调电阻R0串联，下面介绍Ri和R0的确定方法。设新电池电压为Umax，不能使用时为Umax，根据（9-1-6）可得rmax=UmaxIg-Rg(9-1-8)rmin=UminIg-Rg(9-1-9)因此，r应在rman～

7、rmin变化。因为r=Ri+R0,取固定电阻Ri=rmin则R0=rmax-rmin(9-1-10)在万用表中，R0是用电位器作可调电阻连接使用的。三、实验仪器1.用于改装的表头；2.标准的微安电流表；3.微安电流表G；4.电压表；5.电阻箱；6.滑线变阻器；7.直流稳压电源等。四、实验内容与步骤1．电流表的改装和校正（1）按图9-1-1分别测出Ig和Rg（或由实验室给定）的值，根据电流表扩充后的量程J（有实