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電流表的改裝與校準

 更新時間:2013-06-08 點擊量:7595

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. 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(diào)大還是調(diào)?。?span lang="EN-US">

 

 

 

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100mA二個,毫安表量程15mA)ZX21型旋轉式電阻箱,滑線變阻器(0100Ω,直流穩(wěn)壓電源(015V),單刀雙擲開關各一個,導線若干。

3. 實驗原理

1

  在實驗工作中,我們往往要用不同量程的電流表或電壓表來測量大小懸殊的電流或電壓。例如從幾微安到幾十安,從幾毫伏到幾千伏。但電表廠一般只制造若干規(guī)格的微安表                                                                                                                                                                                                                               和毫安表通常稱為表頭,我們可以根據(jù)實際需要,用并聯(lián)分流電阻或串聯(lián)分壓電阻的方法,把它們改裝成不同量程的電流表和電壓表。

(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?

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                  (1)

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

(1)式知,在改裝電表前,先應知道表頭的內(nèi)阻Rg 。

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InIn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,R2ZX21型電阻箱,K2是單刀雙擲開關,MN是兩個同型號的微安表。請教師檢查后,再進行下面的步驟。

3

  2) 滑動滑線變阻器R1的滑動觸頭,將A與滑動觸頭間的電阻調(diào)小,單刀雙擲開關K2扳向l,打開穩(wěn)壓電源E的開關K1,將E的輸出電壓調(diào)到2V。然后移動R1的滑動觸頭,使微安表N的讀數(shù)為60.0 mA。以后不能再移動R1的滑動觸頭,以保持電壓不變。

  3) 因為微安表M的內(nèi)阻約為2000Ω,故先將R2調(diào)到2000Ω,再把K2扳向2,仔細調(diào)節(jié)R2,使N的讀數(shù)仍為60.0 mA,此時R2的阻值就等于微安表M的內(nèi)阻,記下M的內(nèi)阻Rg。

(2) 把量程為100 mA的微安表改裝成量程為10mA的毫安表 

  1) Ig=100 mA,I0=10mA,根據(jù)(1)式計算出微安表M的分流電阻Rs 。

  2) 按圖4接好電路。調(diào)節(jié)電阻箱R2的阻值等于Rs。這樣虛線框內(nèi)由分流電阻Rs和表頭組成的整體就成為量程為10mA的毫安表了。圖中的毫安表作為標準表,用來校準改裝成的毫安表。

4

3) 打開K1,將電源E的輸出電壓仍保持為2V,調(diào)節(jié)A、C之間的電壓VAC,當微安表M的讀數(shù)IW ,分別為100.0mA,90.0mA,…,10.0mA,0.0mA(相當于改裝毫安表的讀數(shù)IG分別為10.0mA,9.0mA,…,1.0mA,0.0mA)時,記下標準毫安表對應的讀數(shù)IB 。

5

5

  4) IG為橫坐標,Δ IIBIG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100mA的微安表改裝成量程為10mA的毫安表

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100 mA的微安表改裝成量程為250μA,10mA,100mA多量程電流表

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

A

B

C

D

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= Rg+R2+R3

R1+R2= Rg+R3

R1+R2+R3= Rg

 

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

  

 

  

 

測量儀表符號

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(diào)零


公共端鈕

*

防外電和防外磁

II

II


 

 

 

6

 

 

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