电表的改装与校正标准报告

电表的改装与校正标准报告

电表的改装与校正

实验目的

1.掌握数字万用电表的使用方法；

2.掌握运用串并联电路的欧姆定律将电表进行改装的原理和方法；3.学会用比较法对电表进行校正，并能够进行级别判断。

实验原理

1.将表头改装成多量程电流表：

如图1所示，在表头的两端并联小电阻Rp后串联接入电路，根据

IGIg+－IRRP图1

串并联电路的规律，有URUg，即IgRg(IIg)Rp可推得

IRgRPRPIg(RgRP1)Ig

由上式可见：如果Rp足够小，则图1中虚线框整个部分可作为电流表来测量大电流。

根据表头的满度电流Ig和内阻Rg，按扩大电流量程的倍数来选用合适的小电阻与表头并联，现将表头改装成InnIg，ImmIg的两量程电流表，n、m为扩大倍数，且n＜m。

如图2所示，据串并联电路的欧姆定律，有：（1）开关K扳向In时，与表头并联的总电阻为

＋－GIgRgRPR1ImR2In

K图2两个量程的电流表

RpR1R21Rg①n1（2）开关K扳向Im时，R2成为表头内阻的一部分，则与表头并联的分流电阻为

1(RgR2)

m1由①②两式可得

R1R1②

nmn③Rg，R2Rgm(n1)m(n1)2.将表头改装成多量程电压表

如图3所示，若与表头串联大电阻RS后并联接入电路，根据串并联电路的规律，有UIg(RgRs)。

由上式可见，对于同一表头Rg和Ig，电阻Rs越大，两端承受的电压越大，于是可将此表盘重新标定并作为一个电压表使用。

IgRgGRS图根据表头的满度电流Ig和内阻Rg，按照电压量程倍数将表头改装成量程为UnIgRn，UmIgRm的两量程电压表，如图4所示，有：

将双掷开关扳向Um时，可得：

RsRgUm1S0IgIgRgRSG＋－r1r2UnUm

K图４两个量程的电压表

上式表明，电压表内阻与相应的量程之比等于表头满度电流的倒数，即常数S0（Ω/Ｖ），此常数称为电压灵敏度。若知道了S0和量程，就可以根据“内阻＝量程×S0”来计算电表各量程对应的内阻了。则有

对改装量程为Um的电表，其内阻为RsRgr1r2RgUmS0

④

对改装量程为Un的电表，其内阻为r1RgUnS0⑤由上两式可得

r1UnS0Rg；r2(UmUn)S0

⑥

3.用比较法校正电表并确定改装表的级别：

标准表mAERbKb＋－GIgRgRPR1R2ImKIn改装表1KΩ

ERbKbIgRgRS改装表G＋－r1r2UnUmKＶ标准表图6校正电压表的电路图图5校正电流表的电路图

改装表需经校正后才能使用，所谓校正，就是将被校电表与标准电表同时测量一定的电流（或电压），看其指示值与标准表上的值相符合的程度。

实验电路如图5和图6。

将被校表的满刻度分成n个等间隔的刻度值进行校正，设被校表的指示值为I，标准表的读数为I0，便可获得一组相应的数据Ii和I0i(i＝1,2,n)。对每一个被校点，都可算出偏差ΔIi＝I0i－Ii，求出ｎ个ΔIi中绝对值最大的｜ΔIi｜max，便可求得被校表的精度

EIimax量程100%

再根据E的大小，按“就邻近大档”的原则确定被校表的准确度等级S。

实验仪器

表头（100μA），毫安表，电压表，直流稳压电源，电阻箱(2个)，滑线变阻器，双掷开关，导线若干

操作要点

1．用数字万用表测得表头内阻Rg。

2．将Ig100μA的表头改装成In1mA，Im5mA两个量程的电流表⑴算出并联电阻R1、R2的值；⑵按实验线路图接好电路，分别对In档和Im档进行校正，记录数据。

①Ｉn档量程校正：K先接Ｉn档，使改装表满偏，读出标准表对应值，得出改装表满刻度修正值ΔI＝I0－I。

②Ｉm档量程的校正和准确度等级的确定：根据改装表上的刻线，每隔1／5满刻度等间隔地使电流先“由小到大”再“由大到小”，读取改装表各点的指示值Ｉi及标准表两次对应值Ｉ0i，算出各组对应的平均值I0i(i＝1,25)，定出改装表该档的级别，并作出校正曲线。3．将表头改装为Un1V，Um5V的两量程电压表：⑴计算串联电阻阻值r1和r2

⑵按实验图连接好校准电路，分别对Un1V，Um5V两个量程进行校正，记录数据。

同电流表校正相同，首先测量Un档的满刻度偏差，然后对Um档进行校正并确定该档级别，并作出校正曲线。

预习思考题

1．表头量程Ig很小（内阻为Rg），如果改装电流表量程扩大n倍，应____联_____Ω的电阻；如果改装成量程为Un的电压表，应____联_____Ω的电阻。

答：并；

U1Rg；串；nRg

Ign12．校正电流、电压表电路中，滑线变阻器Rb采取____接法，其线路特点是两固定端直接与____相连

接，从____和____接负载。其中，校正电流表电路中，1KΩ电阻的作用是___。

答：分压；电源；一固定端；滑动端；保护标准电流表和表头

3．对一个量程为5A的电流表各刻度进行校正时，发现最大偏差为0.08A，则该表的准确度等级是______。答：E0.08100%1.6%，所以等级S2.5级5数据处理

1．用数字万用表测得表头内阻Rg2.86K。2．电流表的校正

⑴根据③式算出并联电阻R1、R2的值:

R1n10mn5010Rg286063.6，R2Rg2860254.2

m(n1)50(101)m(n1)50(101)⑵分别对In档和Im档进行校正：a、In1mA档量程的校正：

I20.10.051.005(mA)；I01(mA)II0I0.005(mA)则此档电流表精度为EII100%0.0051100%0.5%

判定级别S=0.5级

b、Im5mA档量程的校正：测量数据如下表所示Ii(mA)I0i(mA)由小→大由大→小1.0001.0101.0201.0150.0152.0002.0252.0302.02750.02753.0003.0303.0353.03250.03254.0004.0454.0504.04750.04755.0005.0405.0455.04250.0425I0i(mA)Ii(mA)c、作出校正曲线（Im5mA档）

ΔI(mA)0.0500.0400.0300.0200.01001.0002.0003.0004.0005.000

I(mA)

d、判断Im5mA档级别：精度EIimax量程100%0.0475100%0.95%5则Im5mA档改装电流表级别为S=1.0级3．电压表的校正

⑴计算串联电阻阻值r1和r2：

r1UnS0Rg1042.861037.14(K)，r2(UmUn)S040(K)

⑵分别对Un和Um档进行校正a、Un1V档量程的校正：

U24.70.040.988(V)；U01(V)UU0U-0.012(V)EUUn0.012100%1.2%则可判定等级S=1.5级1b、Um5V档量程的校正：（数据表格如下）

Ui(V)U0i(V)由小→大由大→小1.0000.9641.1041.0340.0342.0001.9561.9761.966-0.0343.0002.9242.9522.938-0.0624.0003.9403.9483.944-0.0565.0004.9444.9484.946-0.054U0i(V)Ui(V)c、作出Um5V档的校正曲线

ΔU(V)0.0400.0300.0200.0100-0.010-0.020-0.030-0.040-0.050-0.0601.0002.0003.0004.0005.000U(V)

d、对Um5V档进行级别判定：精度EUmaxUm100%0.0625100%1.24%

则Um5V档改装电压表级别为S=1.5级

误差分析及讨论

1.改装表、标准电流表和电压表、标准电阻箱及万用表示数不准所带来的系统误差。2.测量时，由于个人因素所带来的随机误差。课后思考题

1．若校准电流表处理数据时，发现被校表读数总是大于标准表读数，其原因何在？校准电压表出现此情况呢？

答：校准电流表时，nI改I改Ip(n1)I改Ip(n1)UpRgUpRpRg(n1)Rp

与式子Rg(n1)Rp相比较可知：选定的Rp的值偏大，Rp值偏大的原因由Rg(n1)Rp可知在于Rg的测量值偏大了。

校准电压表时，

I(RgRs)IUUIg(RgRs)与式子UIg(RgRs)比较可知：选定的Rs的值偏小，IgUmRg可知还是在于Rg的测量值偏大。IgRs值偏小的原因由Rs2．现有量程分别为5、20、100、200的标准毫安表，要对5mA的改装表进行校正，应选哪个（档）毫安表；如果校正改装表满该度时，标准表指针超过最大刻度，该怎样处理。

答：①标准表选用5mA档；②选用20mA档或调节滑线变阻器使标准表指针向左偏转。3．若用数字万用表测得某电阻时屏上显示“002”，请问应怎样才能得到较准确的阻值。

答：将万用表电阻档调至较小量程再进行测量。

4．设计电路图将表头改装成两个量程的电流表和两个量程的电压表。要求只用一个表头和一个多档转换开关，并计算所需串并联电阻的阻值（提示，设计线路时要考虑接入的标准表对改装表的影响最小）。

AμABCDμAR3R4EFGR1R2mAImInUnUm公共端

R1nRg

m(n1)

R2mnRg

m(n1)改装电压表时，除外部分整体相当于量程即IgnIg的电流表，则

11RgS0Rg

nIgnIgUnRg可得R3nIgn

R4UmUnnIg评分标准(30分)

1.实验文字部分（10）：实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容、回答预习思考题。2.数据处理部分（15）：数据表格、计算、结果表达式3.分析讨论部分（5）：误差原因分析、课后思考题

扩展阅读：电表的改装与校准实验报告样本

实验报告

实验名称电表的改装与校准实验时间201*年月日第周第次学院班级学号姓名指导教师实验报告成绩【实验目的】

1、测量表头内阻及满度电流

2、将1mA表头改将成5mA的电流表，学会校准电流表基本方法3、将1mA表头改将成1.5V的电压表，学会校准电压表基本方法

4、设计一个R中=1500Ω的欧姆表，要求E在1.3~1.6V范围内使用能调零（选做）【实验原理】

1、表头的主要参数(量程和内阻)的测定

测量内阻Rg的方法很多，本实验采用替代法。如图1所示。当被改电流计(表头)接在电路中时，选择适当的电压E和RW值使表头满偏，记下此时标准电流表的读数Ia；不改变电压E和RW的值，用电阻箱R13替代被测电流计，调节电阻箱R13的阻值使标准电流表的读数仍为Ia，此时电阻箱的阻值即为被测电流计的内阻Rg。

+mA被改装电流计°°1°+°2°°mAR13ERW图1

2、毫安表改装成电流表微安表并联分流电阻Rp，使被测电流大部分从分流电阻流过，表头仍保持原来允许通过的最大电流Ig。

并联分流电阻大小RIgR

pIIg图2电流表改装

g（1）

3、毫安表改装成电压表

微安表串联分压电阻Rs，使大部分电压降落在串联的分压电阻上，而微安表上的电压降仍不超过原来的电压量程IgRg。

串联分压电阻大小RUUgs

IUIRggg（2）

图3电压表改装

4、毫安表改装成欧姆表（选做）

在图4中，当a、b端接入被测电阻Rx后，电路中的电流为IERRR

gW3Rx对于给定的表头和线路，Rg、RW、R3都是常量，由此可见，当电源端电压E保持不变时，被测电阻和电流一一对应。因此，只要在表头的电流刻度上侧标上相应的电阻刻度，就可以用来测量电阻了。

当Rx0时，适当调节RW的值可使表头指针满偏，此时IERRRIg；

gW3当RxREgRWR3时，IRRR1Ig，这时指针在表

gW3Rx2头的中间位置，对应的阻值称为中值电阻，显然R中RgRWR3。当Rx时，I0，即指针在表头的机械零位。

5、电表标称误差和校正图4欧姆表改装

使被校电表与标准电表同时测量一定的电流（电压），看其指示值与相应的标准值相符的程度。校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差。

标定误差最大绝对误差量程100%+改+【实验仪器】改装表装++表标DH4508型电表改装实验仪1台

AR+RV标表准准RWR2p标准表表表电流【实验内容】

+E1、表头的主要参数(Rg,Ig)的测定。

图5

图6将电源电压E调低，RW调至最大，按图１连线，调节E和RW（RW值适当调小）使表头满偏，记下此时标准电流表的读数，即为表头的满度电流Ig＝mA，然后断开接在表头上的连线，转接到电阻箱R13上，调节R13使得标准电流表的读数仍为刚才记录电流值Ig，此时电阻箱R13等于表头的内阻Rg=。

2、将量程为1mA的表头(电流计)扩程为5mA电流表（1）根据式①计算出分流电阻的理论值Rp理=。

（2）将标准电流表的量程置于20mA，电源E调低，电阻箱阻值调为Rp理。按图5接线，检查接线正确后，调节E和RW，当标准电流表显示的电流为5mA时，微调电阻箱Rp的电阻值，使表头指到满量程，记录此时分流电阻的实际值Rp实=。于是量程为5mA的电流表就改装好了。(注意：RW作为限流电阻，阻值不要调至最小值。)（3）用量程为20mA的数显电流表作为标准表来校准改装的电流表。调小电源电压，使改装表每隔1mA（满量程的1/5）逐步减小读数至零点;再调节电源电压按原间隔1mA逐步增大改装表的读数到满量程5mA，每次记下标准电流表相应的读数填于表2。

（4）以改装表读数Ixi为横坐标，以Ixi为纵坐标，在报告上画出电流表的校正曲线。并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。

3、将量程为1mA的电流计改装为量程1.5V的电压表（1）根据②式算出扩程电阻理论值Rs理=。

（2）按图6连接电路，标准电压表选择开关打在2V挡量程，调节电阻箱的值为RS理，（RS理的阻值，可用电阻箱R13进行实验），调电源E,当标准电压表显示的电压值为1.5V，微调电阻箱R13的阻值，使表头满偏，记录此时扩程电阻的实际值RS实=，于是1.5V的电压表就改装好了。

（3）用量程为2V的数显电压表作为标准表来校准改装的电压表。调节电源电压，使改装表指针指到满量程（1.5V），记下标准表读数。然后每隔0.3V逐步减小改装表读数直至零点，再按原间隔0.3V逐步增大到满量程，记下每次标准表相应的读数于下表；

（4）以改装表读数Usi为横坐标，以Uxi为纵坐标，在报告上画出电压表的校正曲线。并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。4、改装欧姆表及标定表面刻度（选做）

(1)取电源电压E＝1.5V，根据表头参数Ig和Rg，计算出中值电阻的理论值R中理=

(2)首先欧姆表的调零：按图4(a)进行连线，调节电源E=1.5V，用导线连接a、b（短路a、b两点，相当于Rx0），调RW使表头指针满偏，此时表头指示电阻值为零。

(3)将电阻箱R1、R2(此时作为被测电阻Rx)接于欧姆表的a、b端，调节R1、R2，使表头指针在的中间位置，记录中值电阻的实际值R中实=。(4)取电阻箱的电阻为一组特定的数值Rxi=

15R,14R13,1中中,R中2R中,R中,2R中,3R中,5R中,4R中读出指针相应的偏转格数di（格数从左到右读数0-50格）。利用所得读数Rxi、di绘制出改装欧姆表的标度盘。

【数据记录】

表1电流表改装与校正仪器参数满度电流Ig（mA）扩程电流I（mA）电流计内阻Rg（）Rp理论值（）Rp实际值（）表2电流表校正数据记录(mA)被校表头读数Ixi5.00mA4.00mA3.00mA2.00mA1.00mA电压减小时标准表读数Is1电压增加时标准表读数Is2I(IxiS1IS2)2Ixi表3电压表改装与校准仪器参数

满度电流Ig（mA）扩程电压U（V）电流计内阻Rg（）RS理论值（）RS实际值（）表4电压表校正数据记录（V）被校表读数Usi1.50V1.20V0.90V0.60V0.30V电压减少时标准表读数Us1电压增加时标准表读数Us2U(UxiS1US2)2Uxi表5欧姆表（选做）E=V，R中理=，R中实=。R1111xi(Ω)5R中4R中3R中2R中R中2R中3R中4R中5R中偏转格数(di)[数据处理]

1、填写实验数据列表。

2、分别作出电流表和电压表的校正曲线。3、计算改装电表的标称误差

4、绘制出改装欧姆表的标度盘（选做）[思考题]

1、标称误差的意义是什么？电表的校准有什么用途？

2、在校正电流表和电压表时发现改装表与标准表读数相比各点均偏高，是什么原因？应如何调节分流电阻和分压电阻?【注意事项】

1）线路接好，并确保表头指针不会超过满偏后，才能接通电源；

2）为确保表头指针不会超过满偏，可先将电源电压调小，保护电阻调大；3）拆除线路时，应先将电源关闭。

4）在实验过程中，直流电压源的电压输出调至2V档位既可。

5）实验中所需的电阻Rp,RS皆有此电阻箱R13提供，由于接线柱2引起的误差过大，因此实验时只接接线柱

1和3，输出电阻值R13的范围0-11111.0.

(注：此文为实验报告参考样本，不可直接打印充当实验报告，课前需参看此实验报告格式，手写一份实验报告，上课时把测量数据记录在手写实验报告上，课后把处理的实验数据和思考题答案写于手写实验报告，下周及时上交实验报告。)

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