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大学物理实验（一）电表改装与校准实验目的1.学会用替代法测量表头内阻的方法;2.学会将1mA表头改成较大量程的电流表和电压表的方法;3.学会校准电流表和电压表的方法。仪器与器材HLD-ARC-11型电表改装与校准实验仪1台实验原理电表在电测量中有着广泛的应用，因此了解电表和使用电表就显得十分重要。电流计(表头)由于构造的原因，一般只能测量较小的电流，如果要用它来测量电压或较大的电流，就必须进行改装。万用表的原理就是对微安表头进行改装而来，在电路的测量和故障检测中得到了广泛的应用。常见的磁电式电流计主要由放在永久磁场中的由细漆包线绕制而成的可以转动的线圈、用来产生机械反力矩的游丝、指示用的指针和永久磁铁所组成。当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中就受到一磁力矩Mm，使线圈转动，从而带动指针偏转。线圈偏转角度的大小与所通过电流的大小成正比，所以可由指针的偏转直接指示出电流值。1.测表头内阻电流计允许通过的最大电流称为电流计的量程，用Ig表示，电流计的线圈有一定内阻，用Rg表示，Ig与Rg是两个表示电流计特性的重要参数。测量内阻Rg常用方法有:(1)半电流法（也称中值法）。测量原理图见图(a)。当被测电流计（表头）接在电路中时，使电流计（表头）满偏，再用十进位电阻箱与电流计（表头）并联作为分流电阻，改变电阻值即改变分流程度，当电流计（表头）指针指示到中间值，且总电流强度仍保持不变，显然这时分流电阻值就等于电流计（表头）的内阻。(2)替代法。测量原理图见图(b)。当被测电流计（表头）接在电路中时，使电路中的电流达到某个确定值；用十进位电阻箱替代它，改变其阻值，当电路中的电压不变，且电路中的电流亦保持不变，则电阻箱的示值即为被测电流计内阻。\n替代法是一种运用很广的测量方法，具有较高的测量准确度。R1-+标准表AK-+ERW+-被测表mAS(b)12K-+ERW+-被测表mAS-+标准表A(a)R12.改装为大量程电流表根据电阻并联规律可知，如果在表头两端并联上一个阻值适当的电阻R1，如图(c)所示，可使表头不能承受的那部分电流从R1上分流通过。这一由表头和并联电阻R1组成的整体(图中虚线框住的部分)就是改装后的电流表。如将量程扩大n倍，则不难得出：（1）图(c)为扩流后的电流表原理图。用电流表测量电流时，电流表应串联在被测-+-+R1RW-+E改装表标准表KmAA(c)-+EmA+-改装表-+标准表VKR1R2RM(d)电路中，所以要求电流表应有较小的内阻。另外，在表头上并联阻值不同的分流电阻，便可制成多量程的电流表。3.改装为电压表\n一般表头能承受的电压很小,不能用来测量较大的电压。为了测量较大的电压，可以给表头串联一个阻值适当的电阻RM，如图(d)所示，使表头上不能承受的那部分电压降落在电阻RM上。这一由表头和串联电阻RM组成的整体就是电压表(图中虚线框住的部分),串联的电阻RM叫做扩程电阻。选取不同大小的RM，就可以得到不同量程的电压表。由图(d)可求得扩程电阻值为：(2)用电压表测电压时，电压表总是并联在被测电路上，为了不因并联电压表而改变电路中的工作状态，要求电压表应有较高的内阻。实验内容与步骤1.用替代法测出表头的内阻:按图(b)接线，接通电源开关K,将单刀双掷开关S掷于位置1，调节E和RW,使电路中的电流达到某个确定的值（小于1mA，比如0.8mA，以标准表读数为准）。切断电源K，将单刀双掷开关S掷于位置2，再接通电源开关K,改变电阻箱R1之阻值，在电路中电压不变的情况下，使电路中的电流达到前面那个确定的值（比如0.8mA），此时电阻箱的电阻值即为被测电流计（表头）的内阻。Rg=Ω。2.将一个量程为1mA的表头改装成5mA量程的电流表:(1).根据(1)式计算出分流电阻值，记录R2计并按图(c)接线;(2).调节电位器RW使改装表指到满量程，这时若标准表不正好显示为5.00mA时,通过调节R2的大小使得改装表指到满量程的同时标准表正好显示为5.00mA。注改装表读数(mA)标准表读数(mA)示值误差|ΔI|(mA)减小时增大时平均值123455.00表1\n意，RW作为限流电阻，阻值不要调至最小值。然后每隔lmA逐步减小读数直至零点，再按原间隔逐步增大至满量程，每次记录标准表相应的读数于表1。(3).以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作出电流表的校正曲线，并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。3.将一个量程为1mA的表头改装成1．5V量程的电压表(1).根据(2)式计算扩程电阻RM的值，并记录RM计(可用R1、R2进行实验)。(2).按图(d)连接校准电路。(3).调节电源电压，使改装表指针指到满量程(1．5V),这时若标准表不正好显示为1.50V时,通过调节RM的大小使得改装表指到满量程的同时标准表正好显示为1.50V。。然后每隔0．3v逐步减小改装读数直至零点，再按原间隔逐步增大到满量程，每次记录标准表相应的读数于表2。改装表读数(V)标准表读数(V)示值误差|ΔU|(V)减小时增大时平均值0.30.60.91.21.51.50表2(4).以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作出电压表的校正曲线，并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。数据处理