課題 | 電流表的改裝與校準 多量程電流表的設計與制作 |
教學目的與要求: 通過本次課學習,加深理解分流電阻的概念。 學會校準電流表 設計電路改裝電表為電流表、多量程電流表。 | |
教學重點、難點: 本節(jié)課教學重點:測定表頭內(nèi)阻。 本節(jié)課教學難點:設計電路改裝電表為電流表、多量程電流表。 | |
教學方法及師生互動設計: 采用教師問,學生答形式。 1.如何測定表頭內(nèi)阻? 2.如何改裝成電流表、多量程電流表? | |
課堂練習、作業(yè): 【討論題】 1.將100μA的表頭改裝成?10mA?的電流表,你有什么方法? 2. 將100μA的表頭改裝成多量程的250μA,10mA,100mA的電流表,你有什么辦法? 【思考題】 (1) 如何用半篇法,替代法測量表頭的內(nèi)阻R? (2) 如何擴大微安表的量程,如何校準電流表? (3) 根據(jù)我標(GB)規(guī)定,電表分哪7個等? 測量值的誤差如何計算? (4) 本實驗中的滑線變阻器在連接上和作用上有何不同? (5) 校正電流表時發(fā)現(xiàn)改裝表的讀數(shù)相對于標準表的讀數(shù)偏高,試問要達到標準表的數(shù)值,改裝表的分流電阻應調大還是調小? | |
本次課教學內(nèi)容小結: 1.表頭內(nèi)組的測量。 2.改裝成電流表的分流電阻。 3.多量程電流表的設計與改裝。 |
1.實驗目的:
1.通過本次課學習,加深理解分流電阻的概念。
2.學會校準電流表
3.設計電路改裝電表為電流表、多量程電流表。
2.實驗儀器
微安表(量程
3. 實驗原理
圖1
(1) 擴大微安表的量程
若要擴大微安表(或毫安表)的量程,只要在微安表兩端并聯(lián)一個低電阻Rs,(稱為分流電阻)即可,如圖1所示。由于并聯(lián)了分流電阻Rs,大部分電流將從Rs流過,這樣由分流電阻Rs和表頭組成的整體就可以測量較大的電流了。
設微安表的量程Ig ,內(nèi)阻為Rg ,若要把它的量程擴大為I0 ,分流電阻Rs應當多大?
當AB間的電流為I0時,流過微安表的電流為Ig (這時微安表的指針剛好指到滿刻度),流過Rs的電流Is= I0 - Ig ,由于并聯(lián)電路兩端電壓相等,故
通常取I0= 10Ig ,100Ig ,… ,故分流電阻Rs一般為Rg/9 ,Rg/99,…。 即:要把表頭的量程擴大m倍,分流電阻應取
(2) 表頭內(nèi)阻的測量(半偏法,替代法)
由(1)式知,在改裝電表前,先應知道表頭的內(nèi)阻Rg 。
圖2
測量微安表內(nèi)阻Rg的方法很多,在實驗課上已經(jīng)使用了半偏法測電表的內(nèi)阻,這里咱們主要用代替法測量表頭的內(nèi)阻
,即將被測表M和另一微安表N串聯(lián)起來,再在兩端加一定的電壓VAC,使N的讀數(shù)等于某一定值In (In一般為滿度的三分之二為宜),如圖2(左圖)所示。然后保持VAC不變,用電阻箱R取代M,如圖2(右圖)所示,使N的讀數(shù)仍為In,此時R的阻值就等于微安表M的內(nèi)阻Rg 。
4. 實驗步驟
(1) 測量微安表M的內(nèi)阻
1) 按圖3接好線路,圖中E為穩(wěn)壓電源,K1即電源開關,R1為滑線變阻器,R2為ZX21型電阻箱,K2是單刀雙擲開關,M和N是兩個同型號的微安表。請教師檢查后,再進行下面的步驟。
圖3
3) 因為微安表M的內(nèi)阻約為2000Ω,故先將R2調到2000Ω,再把K2扳向2,仔細調節(jié)R2,使N的讀數(shù)仍為
(2) 把量程為
1) Ig=
圖4
3) 打開K1,將電源E的輸出電壓仍保持為2V,調節(jié)A、C之間的電壓VAC,當微安表M的讀數(shù)IW ,分別為
圖5 圖5
4) 以IG為橫坐標,Δ I=(IB一IG)為縱坐標,在坐標紙上作出 Δ I ~ IG校準曲線(應將各點連成折線,而不是光滑曲線)。以后使用改裝的毫安表時,可以根據(jù)校準曲線修正毫安表的讀數(shù)。校準曲線可參考圖5所示。
5)實驗記錄及數(shù)據(jù)處理
(1)測量微安表M的內(nèi)阻 Rg= Ω
(2)把量程為
Rs= Ω
| 0.0 | 10.0 | 20.0 | 30.0 | 40.0 | 50.0 | 60.0 | 70.0 | 80.0 | 90.0 | 100.0 |
| 0.0 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 |
| | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | |
(3)把量程為
表頭參數(shù):Ig=100微安 Rg=2000歐姆
要求改裝為多量程電表,其中多量程電流表的量程為250微安、1mA,10mA,電路如圖6所示。250μA,1mA,10mA分別比100μA擴
A B C D 圖6
大了2.5倍、10倍和100 倍。所以根據(jù)電流表量程的擴展原則得:
R1= (R1+R2)= (R1+R2+R3)=
解方程可以得到:
R1=33.3Ω R2=300Ω R3=1000Ω
5. 常識介紹
(1) 電表的等
根據(jù)我標(GB)規(guī)定,電表的等分為以下7:
0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0
如果用A表示電表的量程,用K表示電表的等,那么當電表的指針指示某測量值時,該測量值的大誤差
ΔN = A ´ K %
例如量程15mA,等為1.0的毫安表,那么當電表的指針指示某一測量值時,該測量值的大誤差為
ΔN = 15 ´ 1.0 % = 0.15 mA
(2) 電表標度盤各種符號的意義
此表為根據(jù)家規(guī)定的電氣儀表的主要技術性能在電氣儀表面板上的標記。使用電表時,應先認真看清有關標記,正確使用。如本實驗所用的伏特表在表盤右下角標有“┌┐”標記,表示該表應水平放置,不能豎立起來讀數(shù)。
常見電氣儀表面板上的標記
名 稱 | 符 號 | 名 稱 | 符 號 | ||
測量儀表符號 | 〇 | 磁電儀表 | ∩ | ||
檢流計 | G | 靜電儀表 | = | ||
安培表 | A | 直流 | ─ | ||
毫安表 | mA | 交流(單相) | | ||
微安表 | μA | 直流和交流 | | ||
伏特表 | V | 標度尺準確度等 | 1.5 | ||
毫伏表 | mV | 指示準確度等(1.5) | 1.5 | ||
千伏表 | kV | 標度尺為垂直 | ⊥ | ||
歐姆表 | Ω | 標度尺為水平 | ┌┐ | ||
兆歐表 | MΩ | 緣強度(試驗電壓2kV) | 2 | ||
負端鈕 | ─ | 接地端 | ⊥ | ||
正端鈕 | + | 調零 |
| ||
公共端鈕 | * | Ⅱ防外電和防外磁 | II II |
圖6