知识点

一部分   电流表、电压表的改装与校准方法

改装电压表

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改装电流表

改装

原理

串联电阻分压

并联电阻分流

改装原理图

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分压电阻或分流电阻

由

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，

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得

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，其中

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为扩大的倍数

由

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,

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，

其中

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为扩大倍数

改装后的电表内阻

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校准

校准电路图

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校准方法

改装后的电压表

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示数偏大(或偏小),则需增大(或减小)串联的定值电阻

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的阻值

改装后的电流表

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示数偏大(或偏小),则需减小(或增大)并联的定值电阻

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的阻值

备注

(1)改装后的电压表示数等于表头与分压电阻两端电压之和；

(2)改装后的电压表量程等于满偏时表头与分压电阻两端的电压之和；

(3)同一表头改装的多量程电压表,内阻之比等于量程之比；

(4)改装后表头满偏电压不变.

(1)改装后的电流表示数等于通过表头与分流电阻的电流之和；

(2)改装后的电流表量程等于满偏时通过表头与分流电阻的电流之和；

(3)同一表头改装的多量程电流表,内阻之比等于量程的反比；

(4)改装后表头满偏电流不变.

  二部分 电表改装与校准实验原理

 常见的磁电式电流计主要由放在永久磁场中的由细漆包线绕制的可以转动的线圈、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，从而带动指针偏转。线圈偏转角度的大小与通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转直接指示出电流值。

一、电流计允许通过的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的重要参数。

测量内阻Rg常用方法有：

1、半电流法也称中值法。

测量原理图见图7-1。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，且标准表读数（总电流强度）仍保持不变，可通过调电源电压和RW来实现，显然这时分流电阻值就等于电流计的内阻。

2、替代法

测量原理图见图7-2。当被测电流计接在电路中时，用十进位电阻箱替代它，且改变电阻值，当电路中的电压不变时，且电路中的电流（标准表读数）亦保持不变，则电阻箱的电阻值即为被测电流计内阻。

替代法是一种运用很广的测量方法，具有较高的测量准确度。

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图7-1 中值法测量表头内阻          图7-2替代法测量表头内阻

二、改装为大量程电流表

根据电阻并联规律可知，如果在表头两端并联上一个阻值适当的电阻RS，如图7-3所示，可使表头不能承受的那部分电流从R2上分流通过。这种由表头和并联电阻R2组成的整体（图中虚线框住的部分）就是改装后的电流表。如需将量程扩大n倍，则不难得出

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                            （7-1）

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图7-3 电流表原理图                图7-4 电压表原理图

图7-3为扩流后的电流表原理图。用电流表测量电流时，电流表应串联在被测电路中，所以要求电流表应有较小的内阻。另外，在表头上并联阻值不同的分流电阻，便可制成多量程的电流表。

三、改装为电压表

一般表头能承受的电压很小，不能用来测量较大的电压。为了测量较大的电压，可以给表头串联一个阻值适当的电阻RM，如图7-4所示，使表头上不能承受的那部分电压降落在电阻RM上。这种由表头和串联电阻RM组成的整体就是电压表，串联的电阻RM叫做扩程电阻。选取不同大小的RM，就可以得到不同量程的电压表。由图7-4可求得扩程电阻值为：

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                             （7-2）

   实际的扩展量程后的电压表原理见图7-4

   用电压表测电压时，电压表总是并联在被测电路上，为了不因并联电压表而改变电路中的工作状态，铝皮保温要求电压表应有较高的内阻。

四、改装毫安表为欧姆表

用来测量电阻大小的电表称为欧姆表。根据调零方式的不同，可分为串联分压式和并联分流式两种。其原理电路如图7-5所示。

图中E为电源，R3为限流电阻，RW为调“零”电位器，Rx为被测电阻，Rg为等表头内阻。图中，RG与RW一起组成分流电阻。

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（a）串联分压式                    （b）并联分流式

图7-5 欧姆表原理图

欧姆表使用前先要调“零”点，即a、b两点短路，（相当于Rx=0），调节RW的阻值，使表头指针正好偏转到满度。可见，欧姆表的零点是就在表头标度尺的满刻度(即量限)处，与电流表和电压表的零点正好相反。

在图（a）中，当a、b端接入被测电阻Rx后，电路中的电流为

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                     （7-3）

对于给定的表头和线路来说，Rg、RW、R3都是常量。由此可见，当电源端电压E保持不变时，被测电阻和电流值有一一对应的关系。即接入不同的电阻，表头就会有不同的偏转读数，Rx越大，电流I越小。短路a、b两端，即Rx=0时，这时指针满偏

联系人：何经理

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                   （7-4）

当Rx=Rg+RW+R3时

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              （7-5）

这时指针在表头的中间位置，对应的阻值为中值电阻，显然R中= Rg+RW+R3。当Rx=∞（相当于a、b开路）时，I=0，即指针在表头的机械零位。所以欧姆表的标度尺为反向刻度，且刻度是不均匀的，电阻R越大，刻度间隔愈密。如果表头的标度尺预先按已知电阻值刻度，就可以用电流表来直接测量电阻了。

并联分流式欧姆表利用对表头分流来进行调零的，具体参数可自行设计。

欧姆表在使用过程中电池的端电压会有所改变，而表头的内阻Rg及限流电阻R3为常量，故要求RW要跟着E的变化而改变，以满足调“零”的要求，设计时用可调电源模拟电池电压的变化，范围取1.3~1.6V即可。

三部分 1电流表与电压表的校正

(1)电压表的校正电路如图1所示，电流表的校正电路如图2所示．

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(2)校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到左端，然后闭开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正．

2． 误差分析

G改装成电压表

G改装成电流表

原理图

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误差

读数偏大

读数偏小

读数偏大

读数偏小

原因

串联电阻偏小

串联电阻偏大

并联电阻偏大

并联电阻偏小

改进

串联小电阻

R并联大电阻

并联大电阻

R串联小电阻

3． 读数与偏角问题

同一电流计改装成的电流表和电压表，读数是电压表（或电流表）实际值，偏角是通过表头的电流。

电压表并联

电压表串联

电流表并联

电流表串联

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内部原理

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读数

读数相同

读数不同U1：U2=1：5

读数不同I1：I2=1：5

读数相同

偏角

偏角不同θ1：θ2=5：1

偏角相同

偏角相同

偏角不同θ1：θ2=5：1

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