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  sslfrTb99nS 2013-07-13 00:00:00

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  輝煌歡笑 2013-07-13 00:00:00

  這個工作量太大和所需時間也很多，沒時間和精力來幫你了，對不起了...

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  鬼迷心竅★琴心 2013-07-13 00:00:00

  設(shè)計性實驗:電表的改裝與校準(zhǔn) (紫金學(xué)院實驗室提供僅供參考)電流計表頭一般只能測量??A級電流和mV級電壓，若要用它來測量較大的電流和電壓，就必須用改裝來擴(kuò)大其量程。磁電式系列多量程表都是用這種方法實現(xiàn)的。電表改裝的原理在實際中應(yīng)用非常廣泛。一. 實驗?zāi)康?. 掌握一種測定電流表表頭內(nèi)阻的方法。 2. 學(xué)會將微安表表頭改裝成電流表和電壓表。 3. 了解歐姆表的測量原理和刻度方法。二. 實驗儀器磁電式微安表頭、標(biāo)準(zhǔn)電流表、標(biāo)準(zhǔn)電壓表、滑線變阻器、電阻箱、電池、開關(guān)（單刀單擲和雙擲）和導(dǎo)線等。三. 實驗原理 1. 將微安表改裝成毫安表用于改裝的μA表，習(xí)慣上稱為“表頭”。使表針偏轉(zhuǎn)到滿刻度所需要的電流Ig稱表頭的（電流）量程，Ig越小，表頭的靈敏度就越高。表頭內(nèi)線圈的電阻Rg稱為表頭的內(nèi)阻。表頭的內(nèi)阻Rg一般很小，欲用該表頭測量超過其量程的電流，就必須擴(kuò)大它的量程。擴(kuò)大量程的方法是在表頭上并聯(lián)一個分流電阻Rs（如圖3-4-1所示）。使超量程部分的電流從分流電阻Rs上流過，而表頭仍保持原來允許流過的Z大電流Ig。圖中虛線框內(nèi)由表頭和Rs組成的整體就是改裝后的電流表。設(shè)表頭改裝后的量程為I，根據(jù)歐姆定律得： （3-4-1） （3-4-2）若：　 則：　 （3-4-3）當(dāng)表頭的參量Ig和Rg確定后，根據(jù)所要擴(kuò)大量程的倍數(shù)n，就可以計算出需要并聯(lián)的分流電阻Rs，實現(xiàn)電流表的擴(kuò)程。如欲將微安表的量程擴(kuò)大n倍，只需在表頭上并聯(lián)一個電阻值為的分流電阻Rs即可。2. 將微安表改裝成伏特表微安表的電壓量程為IgRg，雖然可以直接用來測量電壓，但是電壓量程IgRg很小，不能滿足實際需要。為了能測量較高的電壓，就必須擴(kuò)大它的電壓量程。擴(kuò)大電壓量程的方法是在表頭上串聯(lián)一個分壓電阻（如圖3-4-2所示）。使超出量程部分的電壓加在分壓電阻上，表頭上的電壓仍不超過原來的電壓量程IgRg。設(shè)表頭的量程為Ig，內(nèi)阻為Rg，欲改成的電壓表的量程為V，由歐姆定律得： （3-4-4）可得： （3-4-5）可見，要將量程為Ig的表頭改裝成量程為V的電壓表，須在表頭上串聯(lián)一個阻值為的附加電阻。同一表頭，串聯(lián)不同的分壓電阻就可得到不同量程的電壓表。３. 將微安表改裝成歐姆表將微安表與可變電阻R0（阻值大）、Rm（阻值?。?，以及電池、開關(guān)等組成如圖3-4-3所示電路，就將微安表組裝成了一只歐姆表。圖中Ig 、Rg是微安表的量程和內(nèi)阻，E、r為電池的電動勢和內(nèi)阻。a和b是歐姆表兩表筆的接線柱。設(shè)a、b間由表筆接入待測電阻Rx后，通過Rx的電流為Ix，流經(jīng)微安表頭的電流為I，根據(jù)歐姆定律有 ∵ （3-4-6） （3-4-7）由（3-4-6）、（3-4-7）式解得 （3-4-8） 可以看出，當(dāng)Rm，R0，Rg和E一定時，I～Rx之間有一一對應(yīng)關(guān)系。因此，只要在微安表電流刻度上側(cè)標(biāo)上相應(yīng)的電阻刻度，就可以用來測量電阻了。根據(jù)這種關(guān)系繪制的歐姆表刻度如圖3-4-4所示。由3-4-8式可以看出，歐姆表有如下特點(diǎn)： （1）當(dāng)Rx=0（相當(dāng)于外電路短路）時，適當(dāng)調(diào)節(jié)R0（零歐調(diào)節(jié)電阻)可使微安表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，此時當(dāng)Rx=∞（相當(dāng)于外電路斷路)時，I=0，微安表不偏轉(zhuǎn)?？梢姡跉W姆表刻度尺上，指針偏轉(zhuǎn)Z大時示值為0；指針偏轉(zhuǎn)減小，示值反而變大；當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)為0時，對應(yīng)示值為∞。歐姆表刻度值的大小順序跟一般電表正好相反。（2）當(dāng)時， 即當(dāng)待測電阻等于歐姆表內(nèi)阻時，微安表半偏轉(zhuǎn)，指針正對著刻度尺ZY。此時歐姆表的示值習(xí)慣上稱為中值電阻，亦即R中=Rm。當(dāng) 時，時，… …，時，歐姆表的刻度是不均勻的，指針偏轉(zhuǎn)越小處刻度越密。上述分析還說明為什么歐姆表測量前必須先將ab兩端短路、調(diào)節(jié)R0使指針偏到滿刻度（對準(zhǔn)0Ω）。另外，由于歐姆表半偏轉(zhuǎn)時測量誤差Z小。因此，盡管歐姆表表盤刻度范圍從0Ω到∞Ω，但通常只取中間一段(l/5R中～5R中)作為有效測量范圍。若待測電阻阻值超出這個范圍，可將Rm擴(kuò)大10倍、100倍…，從而使R中也擴(kuò)大同樣倍數(shù)。如圖3-4-4所示，只要在歐姆表面板上相應(yīng)標(biāo)上Rx×10、Rx×100、…等字樣，就可以方便地測量出各檔電阻的阻值。測量時選用Rx×10檔？還是Rx×100檔？…，應(yīng)由Rx的估計值決定，原則上應(yīng)盡量使歐姆表指針接近半偏轉(zhuǎn)（Rx接近R中）為好。上述歐姆表在理論上能夠測量電阻，但實用上有問題。因為電池用久了電壓會降低，若a，b間短路，將R0調(diào)小才能使電表滿量程，這樣中值電阻發(fā)生了變化，讀數(shù)就不準(zhǔn)確。因此實用的歐姆表中加進(jìn)了分流式調(diào)零電路，這里不再細(xì)述。四. 實驗內(nèi)容１. 測量表頭內(nèi)阻：本實驗用替代法測量表頭內(nèi)阻，電路圖如圖3-4-6所示。測量時先合上K1，再將開關(guān)K2扳向“1”端，調(diào)節(jié)和，使標(biāo)準(zhǔn)電流表mA示值對準(zhǔn)某一整數(shù)值（如80μA），然后保持（的C端）和不變，將K2扳向“2”端（以代替）。這時只調(diào)節(jié)，使標(biāo)準(zhǔn)電流表mA示值仍為I0（如80μA）。這時，表頭內(nèi)阻正好就等于電阻箱的讀數(shù)。實驗中要求按下面表格測量五次。注意：實驗過程中μA和mA兩表示值不同步并不影響的測量，但標(biāo)準(zhǔn)表mA的電流不能超過1mA！表3-4-1 測量表頭內(nèi)阻數(shù)據(jù)表I（μA）60.080.090.0（Ω） （Ω） ２. 將100 μA的表頭改裝成量程為1mA的電流表按圖（3-4-7）連接好線路。（1）根據(jù)測出的表頭內(nèi)阻，求出分流電阻RS（計算值）。然后將電阻箱RS調(diào)到該值后，圖中的虛線框即為改裝的1mA電流表。（2）校準(zhǔn)電流表量程：先調(diào)好表頭零點(diǎn)（機(jī)械零點(diǎn)），然后調(diào)節(jié)R1和R2使標(biāo)準(zhǔn)表mA示值為1mA。這時改裝表μA示值應(yīng)該正好是滿刻度值，若有偏離，可反復(fù)調(diào)節(jié)R1、R2和RS，直到標(biāo)準(zhǔn)表和改裝表均和滿刻度線對齊為止，這時改裝表量程就符合要求，此時RS的值才為實驗值，否則電流表的改裝就沒有達(dá)到要求?。?）校正改裝表：保持RS不變，調(diào)節(jié)R1、R2使改裝表示值Ix按表3-4-2的要求（即由1.00、0.90、…直到0.10mA變化）也就是表頭示值由100、90、…直減到10μA，記下標(biāo)準(zhǔn)表mA的相應(yīng)示值IS。 （4）以改裝表示值Ix為橫坐標(biāo)，以修正值為縱坐標(biāo)，相鄰兩點(diǎn)間用直線連接，畫出折線狀的校正曲線ΔIx～I(xiàn)x（如圖3-4-9）。 表3-4-2 電流表校正數(shù)據(jù)表格分流電阻RS：計算值　　　　　　　　　　、實驗值　　　　　　　　　　 IX (mA)0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00IS (mA) ΔIX=IS-Ix(mA) 3. 將100μA的表頭改裝成量程為1V的電壓表：參考改裝電流表的步驟，先求出分壓電阻RH（計算值），按圖3-4-8接好線路，將表頭組裝成量程為1V的電壓表；測出分壓電阻RH的實驗值，并保持其不變，調(diào)節(jié)R1、R2，使改裝表由滿刻度開始逐漸減小直到零（表頭μA示值由100、90、…直減到10μA）；同時記下改裝表（Ux）和標(biāo)準(zhǔn)表（US）相應(yīng)的電壓讀數(shù)，將數(shù)據(jù)填入表3-4-3中。同樣畫出折線狀的電壓表校正曲線ΔUx～Ux。表3-4-3 電壓表校正數(shù)據(jù)表格分壓電阻RH：計算值　　　　　　　　　Ω、　　實驗值　　　　　　　　ΩUx（V）0.100.200．300.400.500.600.700.800.901.00US（V） ΔUx=US-Ux（V） 4. 將100μA的表頭改裝成中值電阻為120Ω的歐姆表（選做）：（1）按圖3-4-3連接好電路，此時已組裝好歐姆表。組裝通電前應(yīng)撥好電阻箱R0、R1的阻值。（2）用電阻箱代替Rx，使Rx＝0時，微安表指針對準(zhǔn)滿刻度值。（3）根據(jù)表3-4-4所測出的數(shù)據(jù)，畫出歐姆表刻度盤。表3-4-4 改裝歐姆表數(shù)據(jù)表R0= Ω R1= ΩRx（）02030405080120I（μA） Rx（）1502003004005001000∞I（μA） 五. 問題討論1. 給定一個已知量限為的表頭，改裝成量限為I的電流表，試說明其主要方法及步驟。 2. 將一個量程為，內(nèi)阻Rg=1000Ω的表頭，欲改裝成量限為5V和10V的電壓表，試畫出改裝電路圖并分別計算附加電阻RH的值。

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