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1、三用电表的设计、制作三用电表的设计、制作与校正与校正重庆大学物理实验中心重庆大学物理实验中心三用电表的设计与组装实验板三用电表的设计与组装实验板（重庆大学实验中心研制）（重庆大学实验中心研制）【实验背景实验背景】 万用电表万用电表是一种多功能、多量程的电学仪表，它是一种多功能、多量程的电学仪表，它可在几个不同量程测量直流电流、直流与交流电压，还可在几个不同量程测量直流电流、直流与交流电压，还可测电阻等。由于它功能较多，在实验中获得广泛应用。可测电阻等。由于它功能较多，在实验中获得广泛应用。但也有不足，就是准确度较低。本实验组装三用电表但也有不足，就是准确度较低。本实验组装三用电表( (测直流电
2、流、直流电压、电阻测直流电流、直流电压、电阻) )，分两次实验完成，为，分两次实验完成，为的是让学生在使用万用电表方面打下一个基础，也作为的是让学生在使用万用电表方面打下一个基础，也作为一个设计性实验的一种训练。一个设计性实验的一种训练。 实验一实验一 表头内阻的测定和三用电表的设计表头内阻的测定和三用电表的设计【实验目的实验目的】 1.1. 了解磁电式电表的结构与其主要符号的意义；了解磁电式电表的结构与其主要符号的意义； 2.2. 学会测量表头内阻的一种学会测量表头内阻的一种( (或二种或二种) )方法；方法； 3.3. 初步了解三用电表基本原理并进行设计。初步了解三用电表基本原理并进行设计
3、。 【实验仪器实验仪器】100A100A表头表头 直流电流表直流电流表 电阻箱电阻箱 滑线电阻器滑线电阻器 直流稳压电源直流稳压电源 单刀开关单刀开关 【实验原理实验原理】1. 1. 三用电表的构成：三用电表的构成： 主要功能有三个：主要功能有三个：测电流测电流、电压电压、电阻电阻 2.2.表头内阻的测定：表头内阻的测定：有半值法有半值法 采用半值法采用半值法测量表头内阻的线路测量表头内阻的线路如图如图62-262-2所示，图中所示，图中G G是是待测量的待测量的表头表头(100A)(100A)，G0G0是是监控电表监控电表(0(0150A)150A)，r r滑线电阻滑线电阻，R R电阻箱电阻
4、箱，E E直直流稳压电源流稳压电源。合上开关。合上开关K1K1，断开，断开K2K2，G0G0与与G G是串联回路，此时调滑线电阻是串联回路，此时调滑线电阻器，滑动头器，滑动头C C逐渐向逐渐向A A点移动点移动( (使输出电压增大使输出电压增大) )，使，使G G满度满度( (或某一个定值或某一个定值) )。显然，流过显然，流过G G与与G0G0的的电流相等电流相等，记下它们的读数后合拢，记下它们的读数后合拢K2K2，此时整个电路，此时整个电路的电阻发生变化，的电阻发生变化，G0G0与与G G表的读数不会相等表的读数不会相等, ,调节滑线电阻的大小调节滑线电阻的大小, ,使使G G的的读数保持
5、原值不变，同时调节电阻箱读数保持原值不变，同时调节电阻箱R R的大小，使的大小，使G0G0的读数为原值的一半。的读数为原值的一半。这时，流过电阻箱这时，流过电阻箱R R上的电流与流过表头上的电流与流过表头G G的的电流相等电流相等，则电阻箱，则电阻箱R R的值的值RgRg。替代法替代法 替代法替代法测表头内阻的线路如图测表头内阻的线路如图62-362-3所示，先将开关所示，先将开关K2K2倒向倒向1 1端，再合拢端，再合拢K1K1，调节，调节C C点位置，使点位置，使G G满度满度( (或某一或某一定值定值) )，此时记下，此时记下G0G0的读数，尔后把的读数，尔后把K2K2倒向倒向2 2端，
6、端，( (先先调调R R，使，使R R约有约有50005000左右左右) )，再调，再调R R的值，使的值，使G0G0保持原保持原值不变，此时电阻箱读数值不变，此时电阻箱读数R RRgRg。 R G 0 G K 1 E K 2 r c A B R G 0 G K 1 E K 2 r c A B 2 1 图图6262 - -2 2 半值法测电表内阻半值法测电表内阻 图图6262 - -3 3 替代法测电表内阻替代法测电表内阻 3. 3. 电表的基本误差与校正电表的基本误差与校正 引用误差引用误差: : 【实验内容实验内容】 1. 1. 测定表头内阻：测定表头内阻： 2. 2. 参阅本实验参阅本实
7、验三用电表的参考电路三用电表的参考电路( (图图62-6)62-6)以及有以及有 关电路进行设计。关电路进行设计。 3. 3. 对照三用电表插线板，初步了解各元件位置，对照三用电表插线板，初步了解各元件位置， 转换形状的作用，及线图布置。转换形状的作用，及线图布置。 4. 4. 写出你的设计报告。写出你的设计报告。 实验二实验二 三用电表的组装与校正三用电表的组装与校正 【实验目的实验目的】 1.1. 掌握三用电表的基本原理和设计方法；掌握三用电表的基本原理和设计方法； 2.2. 学习三用表的组装与校正；学习三用表的组装与校正；【实验原理实验原理】 三用电表主要由三用电表主要由磁电型测量机构磁
8、电型测量机构( (即表头即表头) )和转换开关控制的和转换开关控制的测量电路测量电路组成。组成。 设计组装的三用电表要求是：设计组装的三用电表要求是：直流电流三挡直流电流三挡，直流电压三挡直流电压三挡，欧姆表欧姆表1 1挡挡，设计的参考电路如图，设计的参考电路如图62-562-5所示。所示。 1. 1. 直流电流档的设计：直流电流档的设计： 表头的量程为表头的量程为100A100A，现在设计将量程扩大到，现在设计将量程扩大到1mA1mA、15mA15mA、60mA 60mA . .根据图根据图62-6 62-6 当设计为当设计为1mA1mA表时有表时有当设计为当设计为15mA15mA表时有表时
9、有当设计为当设计为60mA60mA表时有表时有I0(R3R2Rg)=(0.06-I0) R1 (3) I0Rg(0.001- I0)( R1+R2+R3) (1) I0(Rg+ R3)=(0.015-I0) (R1+R2) (2) 上面三个方程联立，即可获得上面三个方程联立，即可获得R1R1、R2R2、R3R3之值。之值。2. 2. 直流电压挡的设计：直流电压挡的设计： AR1R2R3R4R5R6三用电表直流电压档部分电路三用电表直流电压档部分电路7.5v15v30v R1R1、R2R2、R3R3已经算出，故可以把虚线框看成一个等效表已经算出，故可以把虚线框看成一个等效表头的内阻，因为等效表头
10、的总电流为头的内阻，因为等效表头的总电流为1mA1mA，这样，据扩程的电，这样，据扩程的电压量程，可分别算出压量程，可分别算出R4R4、R5R5与与R6R6之值。之值。3. 3. 欧姆挡的设计欧姆挡的设计 (1)(1) 欧姆表的不均匀分度与中心阻值欧姆表的不均匀分度与中心阻值 (2)(2) 调零电阻调零电阻R7R7与限流电阻与限流电阻R8R8 (3)(3) R8R8、R7R7与与R9R9的计算：的计算： 【实验内容实验内容】 1.1. 将将100A100A表头改装成如下规格的三用电表：表头改装成如下规格的三用电表： 直流电流直流电流 1mA1mA、15mA15mA、60mA60mA 直流电压直
11、流电压 7.57.5伏伏、1515伏伏、3030伏伏 欧姆表欧姆表 中心阻为中心阻为12K12K 参照有关电路，算出参照有关电路，算出R1R1R9R9的阻值。的阻值。 注：表头的内阻要测准！注：表头的内阻要测准！ 2.2. 选择符合上述计算值的电阻选择符合上述计算值的电阻( (一般均能在插线板上一般均能在插线板上 找到找到) )，若找不到合用的，可用可变电阻，若找不到合用的，可用可变电阻( (即电位即电位 器器) )调成所需的阻值。调成所需的阻值。 3.3. 参照图参照图62-662-6，将各元件及表头引线插到接线板上，将各元件及表头引线插到接线板上， 联好电路。联好电路。 4.4. 检验直流
12、电路、直流电压挡。检验直流电路、直流电压挡。 检验电路自己设计。检验电路自己设计。 校验时，以整数刻度校验时，以整数刻度( (各个量程都要各个量程都要) )校验校验5 5个点，被校表个点，被校表 选整数读数，读出标准表的相应读数。选整数读数，读出标准表的相应读数。 5.5. 求组装表求组装表( (电流、电压各电流、电压各2 2挡挡) )的准确度等级。的准确度等级。 6.6. 检验调零电阻的效果。检验调零电阻的效果。 7.7. 以电阻箱为准，检查欧姆表中心阻值是多少，是否符合以电阻箱为准，检查欧姆表中心阻值是多少，是否符合 设计要求。设计要求。( (求百分误差求百分误差) ) 8.8. 讨论与评
13、价你的设计与制作工作。讨论与评价你的设计与制作工作。【思考题思考题】1.1.为什么欧姆表要设置调零电阻？如何计算它的阻值？我们接线板为什么欧姆表要设置调零电阻？如何计算它的阻值？我们接线板2.2. 上的调零电阻是分压式还是限流上的调零电阻是分压式还是限流( (即制流即制流) )式？式？ 2. 2. 为什么不宜用欧姆表测量表头内阻？能否用欧姆计测量电源内阻？为什么不宜用欧姆表测量表头内阻？能否用欧姆计测量电源内阻？ 3. 若用若用15mA直流挡去测量直流电压直流挡去测量直流电压15伏，将会产生什么后果？为什么？伏，将会产生什么后果？为什么？ 4. 通过设计、组装、校正，总结一下万用电表使用时应注意哪些点？通过设计、组装、校正，总结一下万用电表使用时应注意哪些点？
