电表的扩程和校准
实验9 电表的扩程和校准
一个未改装的电表俗称表头,它所能通过的电流值很小,只有10-6A 左右,它与电阻并联或串联,并用高精度的校准表校准后,可改装成不同量程、不同精度的电流表、电压表。如果加上整流元件和电源,还可以改装成交流电表和交直流两用电表。还有一些非电量测量的温度表、压力表、流量表和速度表等也可由表头经过设计改装而成,学习电表改装和校准技术对我们了解电表性能及使用电表是很重要的。 一、 实验目的
1. 学习将表头改装(扩程)成电流表或电压表的基本方法; 2. 学习校准电表的方法; 3. 学习滑线变阻器的使用; 4. 练习按电路图正确接线。 二、 实验仪器
表头、直流毫安表、直流伏特计、电流稳压电源、电阻箱、滑线变阻器、开关、导线。 三、 实验原理
1. 为什么要扩程
表头的满度电流很小,只适用于测量微安级或毫安级的电流。若要测量较大的电流,就需要扩大表头的量程。另一方面,表头的电压量程也很小,为了要测量较大电压,也需要扩大表头的电压量程。
2.扩大量程的方法
(1)将表头改装成电流表:在表头两端并联电阻R P ,如图1示,使超过表头满度电流的那部分从R P 流过。由表头和R P 组成的整体(即虚线框内)就是改装后的电流表。并联不同阻值的R P ,可以得到不同量程的电流表。这里R P 称为分流电阻。
分流电阻R P 的计算:
如图1示,当表头满度时,通过电流表的总电流为I ,通过表头的电流为I g ,则
V g =I g R g
又 V g =(I −I g ) R P 所以得 R P =若定义
I g I −I g
R g
I
=n , n 为扩大的倍数,所以上式可写成 I g
R P =
R g n −1
(2)将表头改装成电压表
在表头一端串联电阻R S ,如图2示,使超过表头所能承受的那部分电压降落在电阻R S 上。表头和串联电阻R S 组成的整体(虚线框内)为电压表。串联不同阻值的R S ,可以得到不同量程的电压表。串联电阻R S
称为扩程电阻。
扩程电阻R S 的计算:
表头满度电流为I g ,内阻为Rg ,若需改装成量程为V 的电压表(如图2示)。 因 V S =I g R S =V −V g 所以得 R S =若定义
V −V g
I g
V
−R g I g
=
V
=n , (V g =I g R g ) ,n 为扩大的倍数,所以上式可写成 V g
R s =(n −1) R g
3.电表的标称误差和校准
标称误差指的是电表的读数和准确值的差异,它包括了电表在构造上的各种不完善的因素所引入的误差。为了确定标称误差,先将电表和一个标准电表同时测量一定的电流(或电压),称为校准。校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程,即为该电表的标称误差,故
标称误差=
最大的绝对误差
×100%
量程
根据标称误差的大小,电表分为不同的等级。例如,标称误差在0.2%到0.5%之间,该表就定为0.5级。表盘上以0.5表示。
本实验是用1.0级普遍电表来充当标准表,作为学习校准电表的方法是可以的,而用它去定被校准的级别是不合适的。
电流表的校准电路如图示。分流电阻R P 用电阻箱代替,R 0是滑线变阻器,E 是直流电源。
电压表的校准电路如图示。扩程电阻R S 也用电阻箱代替,R 0是滑线变阻器,E 是直流电源。
四、 实验内容及数据处理
1. 将满度电流为100μA 的表头改装成量程为5mA 的毫安表。作出校正曲线△I X ~IX 。
I g R g R P I X (mA) I S (mA) △I X (mA)
0.5 1.0 1.52.02.53.03.54.0 4.5 5.0
2. 将满度电流为100μA 的表头改装成量程为1V 的电压表。作出校正曲线。 I g R g , R S
U X (V) 0.1
U S (V)
△U X (V)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0