电表的改装与校准（二）
———— 将表头改装为伏特表、欧姆表；校正改装后的电表
【实验目的】
1、了解磁电式电表的基本结构；
2、掌握电表的校准方法，学会作校准曲线。
【实验仪器】
二、电表的改装
（1）将表头改装为安培表 （2）将表头改装为伏特表
表头的满度电压很小，一般为零点几伏。为了测量较大的电压，在表头上串联电阻R0，如图6所示，使超过表头所能承受的那部分电压降落在电阻R0上。表头和串联电阻R0组成的整体就是伏特表，串联的电阻R0称为扩程电阻。选用不同大小的R0，就可以得到不同量程的伏特表。
设改装后的电压表量程为U，当表头满刻度时有：R0?U?U0U?(?1)Rg?(n?1)Rg IgUg 式中，n为电压表的扩程倍数。可见，要将表头测量的电压扩大n倍时，只要在该表头上串联阻值
为(n?1)Rg扩程阻值R0。表头的Ig、Rg事先测出，根据需要的电压表量程，由上式即可算出应串联的电阻值。一般地，由于电压表量程U远大于表头的量程Ug，串联电阻R0会远大于表头内阻Rg。
（3）将表头改装为欧姆表
最简单一种电路如图7所示。设待改装表的内阻为Rg，量程为Ig。电源电动势E与固定电阻R1（称为限流电阻）、可变电阻RP（称为调零电阻）串联。Rx为被测电阻，测量时将其接在A、B两点之间。由闭合电路的欧姆定律可知，接入Rx后，表头所指示的电流：Ix?E
Rg?R1?RP?Rx当E、Rg?R1?RP的值一定时，Rx的一个值与Ix的一个值相对应，即与表头指针的一个偏转角相对应，所以表面可以按电阻值来划分刻度。现在来看三个特殊的刻度：
（1）当Rx?0时，即A、B间短路，调节使电路中的电流Ig?E。
Rg?R1?RP 此时电流强度最大，表头指针应指在满刻度。Rg和E是给定的，RP是可调节的。如果没有R1，
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电流可能超过而使表头损坏，所以R1起限制表头电流不能超过Ig的作用，故称为限流电阻。
（2）当Rx??时，即A、B间断路，电路中电流为零，所以表头指针停留在最初的刻度上，这个刻度就是电阻为?时的刻度。
（3）当Rx?Rg?R1?RP时，即当待测电阻值恰等于电阻挡内部电阻值时，电流
I?IgE?
2(Rg?R1?RP)2 此时，表头指针应该刚好指在表面正中央位置，这个刻度表示的电阻值R?Rg?R1?RP，称为电阻挡的欧姆中心（或中值电阻），用RZ表示，即RZ?Rg?R1?RP。式中RZ是由综合内阻Rg?R1?RP确定的。而综合内阻可以随需要决定，也就是说可以根据需要来选定。万用表大多数采用12?和24?来作为电阻挡刻度的欧姆中心。
综上所述，图7所示电路原则上可以测量0~?范围内所有阻值。依据被测电阻Rx与电流值Ix的对应关系，可将表头的标度尺按已知电阻值划分刻度，就可以直接用来测量电阻。因为Rx??时，
Ix?0。表头指针在零位；Rx?RZ时，Ix?Ig2，表头指针在正中央；Rx?0时，Ix?Ig，表头指针
在量程Ig处。所以，欧姆表的刻度为反向刻度，且刻度是不均匀的，电阻Rx越大刻度间隔越密。
三、电表的校准
电表扩程后，要经过校准才可以使用。所谓校准就是使被校电表与标准电表同时测量一定的电流（或电压），看其指示值与相应的标准值（从标准电表读出）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。即：最大相对误差?最大绝对误差量程?100%??%
根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，即为K。例如：若0.5%?标称误差?1.0%，则该电表的等级为1.0级。其中???0.1、?0.2、?0.5、?1.0、?1.5、?2.5、?5.0是电表的等级。根据最大相对误差的大小就可以定出电表的等级。
例如：标准某电压表，其量程为0~30V，若该表在12V处的误差最大，其值为0.12V，试确定该表属于哪一级？
最大相对误差?最大绝对误差量程?100%?0.12?100%?0.4%?0.5% 30 因为0.2?0.4?0.5，故该表的等级属于0.5级。
电表的标准结果除了用等级表示外，还常用标准曲线表示。即以被校电表的指示值Ixi为横坐标，以校正值?Ii（?Ii等于标准电表的指示值Isi与被校表相应的指示值Ixi的差值，即?Ii?Isi?Ixi）为纵坐标，两个校正点之间用直线段连接，根据校正数据作出呈折线状的校正曲线（不能画成光滑曲线）。在以后使
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用这个电表时，根据校准曲线可以修正电表的读数。
【实验步骤】
1、将量程为1mA的表头扩程为10mA电流表，并参考图9进行校准。 2、将表头改装为0~1V的电压表，并参考图10进行校准。
3、将表头改装为欧姆表，并绘制欧姆表表盘。
【数据记录与处理】
1、电流表的改装和校准 （选择标准表的20mA量程） 被校表读数 被校表扩程后的理论值标准电流表读数IS(mA) 最大相对误差 电表精度等级 Ig(mA) 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Ix(mA) ?I?IS?Ix(mA) 大?小 小?大 平均 3
1.0
2、电压表的改装和校准 （1）改装 内阻Rg(?) （2）校准 被校表读数改装为电压 表后的理论值 Vx(V) 标准电压表读数VS(V) 大?小 小?大 平均 满度电流Ig(mA) 扩程后V量程(mV) 扩程电阻RF(?) 计算值 实际值 ?V?VS?Vx(V) Ix(mA) 最大相对误差 电表精度等级 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
3、欧姆表的改装
电源电压/V Rx(R0)/? ? Ix/mA 中值电阻RZ/? 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5V 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
4
0
Ig(1mA)
思考题
1、 校正电流表时，如果发现改装的毫安表读数总是高于标准电流表的读数，分流电阻应调
大还是调小?为什么?
2、 校正电压表时，如果发现改装的电表读数总是低于标准电压表的读数，分压电阻应调大
还是调小?为什么? 3、
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