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1、实验三十六 多用表的设计与组装,物理实验中心,电流表表头只允许通过很小的电流.并联或串联一个电阻可将其分别改装成大量程的电流表或电压表.,多量程的电流表和电压表也是根据此原理制成的.通过对表头的改装,还可将表头改装成测量电阻的欧姆表.,一:实验目的,(1):掌握将一表头改装为双量程电流表和双量程电压表以及欧姆表的原理和设计方法.(2):学习多用表的组装和欧姆表的标定.,二:实验要求,(1):电路设计 画出双量程电流表、电压表和欧姆表电路图,写出相应的计算公式. (2):实验操作 测量表头内阻Rg和满偏电流Ig. 计算电流量程分别为1mA 、2 mA,电压量程分别为1V 、2V的多用表的各电阻元
2、件阻值(3位有效数字),并完成改装和校准. 完成欧姆表的改装. (3):数据处理 画出改装表的校准曲线;计算改装表的准确度等级;对改装欧姆表进行定标.,三:实验原理,(1):用替代法测量表头的内阻Rg : 方法:将开关K合向位置1,调整电流I,使改装表指针满偏并记下标准表读数.将开关K合向位置2,调整电阻箱R,使标准表读数达到同样的数值,此时电阻箱示值即为表头内阻Rg.,三:实验原理,(2):将表头改装成双量程电流表: 方法:在表头两端并联两串联电阻Rs1和Rs2,表头及Rs1和Rs2组成的整体就是电流表. 并联电阻:,三:实验原理,(3):将表头改装成双量程电压表: 方法:在表头上串联两电阻
3、Rp1, Rp2使超过表头所能承受的那部分电压降在电阻Rp1, Rp2上.表头和电阻Rp1, Rp2组成的整体就是电压表. 串联电阻:,三:实验原理,(4):电表的误差和校准:为了减少改装表的误差,对改装表在量程范围内选取若干点校准测量,根据校准结果绘制校准曲线,通过校准曲线可以确定改装电表的准确度等级. 电表的准确度等级分为:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七个等级.,注意:两个校准点之间用直线连接.Is为标准表读数,Ix为改装表读数.,三:实验原理,(5)欧姆表设计: Rt为调零电阻,R0为限流电阻,E为干电池,Rx为待测电阻.接入Rx后:Ix= E/ (Rg + R
4、t + R0 + Rx)当E和Rg+ R0 + Rt的值一定时,Rx与Ix的值一一对应,因此,将电表刻度盘按电阻值来划分刻度(非均匀刻度),即构成欧姆表. 零电阻(ab短接)对应于电流最大值;当干电池经使用电动势下降时, Rt可用来调节零点.,四:实验仪器,(1):直流稳压电源 (一台) (2):滑线变阻器 (100和10k各一个) (3):100A 改装表头 (一只) (4):直流微安表(标准表) (一只) (5):直流毫安表(标准表) (一只) (6):直流电压表(标准表) (一只) (7):电阻箱 (两只) (8):干电池 (一只) (9):单刀开关 (两个),四:实验仪器,实验用改装表
5、头,四:实验仪器,实验用标准微安表,四:实验仪器,实验用标准毫安表,四:实验仪器,实验用标准电压表,四:实验仪器,实验用滑线变阻器,五:实验内容,测定表头满偏电流Ig: (1):开关K2合向位置1,两个滑线变阻器的滑动触头均置于安全位置. (2):合上K1,正确改变滑线变阻器滑动触头的位置,使改装表头指针偏转至满刻度100A ,此时标准微安表的示值即为满偏电流Ig. 测定表头的内阻Rg:变阻器置安全位置, 开关K2合向2,调整电阻箱R0使标准表电流为Ig,此时,电阻箱R0示值即为内阻Rg 注意(1):实验时,电源电压E不要高于3V ! (2):正确选择滑线变阻器.,五:实验内容,将表头改装成1
6、mA和 2mA的电流表:(1):计算分流电阻Rs1和 Rs2 .(2):实验修正电阻 Rs1和 Rs2的阻值. 改变K2位置使标准表电流为分别1mA; 2mA时改装表指针均能正好偏转满刻度.(3):校准电流表:改装表从满偏(1mA; 2mA)起到零刻度,由大到小均匀取11个值进行校准,然后再增加电流重复测量一遍至满刻度为止.分别记录对应标准表读数求平均,即为各取值点的校准值. 注意(1):实验时,电源电压E不要高于3V ! (2):正确选择滑线变阻器.,五:实验内容,将表头改装成1V和 2V的电压表: (1):计算分压电阻Rp1和Rp2. (2):实验修正电阻Rp1和Rp2阻值. 将K2分别合
7、于位置1和位置2 ,调节Rp1和Rp2阻值,使标准表电压读数分别为1V和2V时,改装表指针均正好偏转满刻度. (3):校准电压表.改装表从满偏(1V和2V)起到零刻度,由大到小均匀取11个值进行校准,然后再增加电压重复测量一遍至满刻度为止.分别记录对应标准表读数求平均,即为各取值点的校准值. 注意(1):实验时,电源电压E不要高于3V ! (2):正确选择滑线变阻器.,五:实验内容,设计一测量90K殴姆表并对表头刻度进行定标:(1) :将Rt置于最大值位置,选择合适的电阻值R0,使当ab间短路时,表头指针能满偏.(2): 接入电阻箱Rx (90K)记下表头指针指示位置的Ix值.从90K到 0
8、选7个不同的Rx值,分别记录Ix值,对表头刻度进行定标.,六:实验数据记录与处理,(1):数据表格:,测定表头满偏电流Ig: 表头满偏电流Ig = _A 测定表头内阻Rg: 表头内阻Rg = _,六:实验数据记录与处理,改装成1mA和2mA的电流表: 计算分流电阻Rs 1= _ , Rs 2= _ , 通过实验修正的实际分流电阻Rs1= _和Rs2= _1mA电流表数据记录表:,六:实验数据记录与处理,改装成1V和2V的电压表: 计算分压电阻Rp1 = _ , Rp2 = _, 通过实验修正的实际分压电阻Rp1=_和Rp2=_1V电压表数据记录表:,六:实验数据记录与处理,改装成测量90K殴姆表:90K殴姆表数据记录表:,六:实验数据记录与处理,(2):分别作改装电流表和改装电压表的校准曲线.,(3):确定改装后电流表和电压表的准确度等级K.(4):对殴姆表表头刻度盘进行定标.,
