三电表改装与校准

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实验 电表改装与校准

第一部分TKDG-1型电表改装与校准实验仪使用说明

一、引言

TKDG-1型电表改装与校准实验仪集成了可调电压源(带三位半数显),被改装表的表头,可变电

阻箱,校准用的三位半数字电压表和电流表等部件。利用该实验仪学生可学习掌握:

(1)电表改装的基本原理和方法,并学会校准曲线的描绘和应用。

(2)熟悉电表的规格和用法。了解电表内阻对测量的影响,掌握电表级别的定义。

二、结构

实验仪面板结构图如图一所示,它主要由用作校准用的三位半数字式电压表、三位半数字式电流表、用作被改装的指针式大面板模拟表头、可调电阻与可变电阻箱以及可调直流稳压电源组成。

三、技术指标

可调直流电压源:0~2V输出可调,3 1/2数字显示。

指针表表头:量程lmA,内阻Rg为100Ω。

470Ω可调电阻:与表头串联,用于改变表头的内阻。

可变电阻箱:最程O~999.9Ω。

数字电压表:量程O~2V。

数字电流表:量程O~20mA。

四、使用注意事项

1、注意接入改装表电信号的极性与量程大小,、以免指针反偏或过量程时出现“打针”现象。

2、实验仪提供的标准电流表和标准电压表仅作标准时的标准。

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第二部分实验内容

电表的改装和校准

电表在电测量中得到广泛的应用,因此如何了解电表和使用电表就显得十分重要。电流计是用

来测量微小电流的,它是非数字式测量仪器的一个基本组成部分,我们用它来改装成毫安表和电压

表。

一、实验目的

1.按照实验原理设计测量线路。

2.了解电流计的量程Ig和内阻Rg在实验中所起的作用,掌握测量它们的方法。

3.掌握电表的改装、校准和使用方法,了解电表面板上符号的含义。

二、实验原理

1.电流计

图l是常见的磁电式电流计的构造。它的主要部分是放在永久磁场中的由细漆包线绕制成的可以

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产生一磁力矩M磁,使线圈转动,由于线圈的转动就扭转与线圈转动轴连接的上

下游丝,使游丝发生形变产生机械反力矩M机, 线圈满刻度偏转过程中的磁力矩M磁只与电流强度有关

与偏转角度无关,而游丝因形变产生机械反力矩M机与偏转角度成正比。因此当接通电流后线圈在M磁作

用下偏转角逐渐增大,同时反力矩M机也逐渐增大,直到M磁 = M机 时线圈就很快的停下来。线圈偏转角

的大小与通过的电流大小成正比(也与加在电流计两端的电势差成正比),由于线圈偏转的角度,通

过指针的偏转是可以直接指示出来的,所以上述电流或电势差的大小均可由指针的偏转直接指示出

来。

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。

电流计可以改装成毫安表或电流表,电流计G只能测量很小的电流,为了扩大电流计的量程,

可以选择一个合适的分流电阻Rp与电流计并联,这就组成为一只毫安表或安培表(又称电流表),这

时电流计指针的示值就要按毫安表或安培表的满量程设计来读取数据。

若测出电流计G的Ig与Rg,则根据图2就可以算出将此电流计改装成量程为I的毫安表所需的

分流电阻Rp: .

(1) pgggRIIRI)(−= gggpRIIIR)(−= (2)

电流计也可以改装成电压表:由于电流计Ig很小,Rg也不大,所以只允许加很小的电位差,为

了扩大其测量电位差的量程可与一高阻Rs串联,这时两端的电位差V大部分分配在Rs上,而加在

电流计上的小部分电压只与所加电位差V成正比。只需选择合适的高电阻Rs与电流计串联作为分压

2电阻。这就组成为一只伏特表(又称电压表),这时电流计指针的示值就要按电压表的满量程设计来

读取数据。

如果改装后的电压表量程为V,则Rs的选择由图2可见

(3) )(gsgRRIV+=

g-RIVR

gs= (4)

图l 电流计结构示意图 图2 电流计量程改装原理

三、实验内容

1.测定电流计G的量程Ig和内阻Rg,设计测量电路并测定之。

内阻Rg的测量,可以采用替代法和中值法等多种方法。

替代法:如图3所示,将被测电流计接在电路中读取标准表的电流值,然后切换开关S的位置,

用十进位电阻箱替代它,并改变电阻值,当电压不变时,使流过标准表的电流保持不变,则电阻箱

的电阻值即为被测改装电流计的内阻。

中值法:当被测电流计接在电路中时,使电流计满偏,再用十进位电阻箱与电流计并联作为分

流电阻,改变电阻值即改变分流程度,当电流计指针指示到中间值且总电流强度保持不变时,显然这时分流电阻值就等于电流计的内阻。

图3 替换法测量电表内阻

2.改装电流计为5 mA或10 mA量程的毫安表

3根据分流原理,将电流计改装成量程为5 mA或10 mA的毫安表。并按图4用所提供的O.5级

三位半数字毫安表来校准被改装成的毫安表。从O到满量程,以电流计面板读数为横坐标,以校准毫安表的读数为纵坐标,用毫米方格纸作出校准曲线。

图4 改装毫安表的校准

3.改装电流计为lV量程的电压表

根据分压原理,将电流计改装成量程为lV电压表,并按图5所提供的O.5级三位半数字电压

表来校准被改装成的电压表。从0到满量程,以电流计面板读数为横坐标,以校准电压表的读数为纵坐标,用毫米方格纸作出校准曲线。

图5 改装伏特表的校准

4.定出改装后的毫安表和电压表的级别

通常改装表的级别不能高于校准表的级别,根据实际测量与计算的结果来确定改装表的级别。

四、思考题

1.校准电流表时发现改装表的读数相对于校准表的读数偏高,试问要达到校准表的数值,改装

表的分流电阻应调大还是调小?

2.校准电压表时发现改装表的读数相对于校准表的读数偏低,试问要达到校准表的数值,改装

表的分压电阻应调大还是调小?

3.用欧姆表测电阻时,如果表头的指针正好指在满刻度的一半处,则从标尺读出的电阻值是否

等于该欧姆表的内阻值?

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