大学物理实验报告 实验时间：2020 年 3 月 14 日 实验名称：
电表的改装与校准
成绩：
学号：6101215073 实验目的：
班级：
自动化 153 班
姓名：廖俊智 1、测量微安表头的内电阻gR ，量程gI
2、掌握将 100uA 表头改装成 10mA 的电流表和 5V 电压表的方法； 3、学会校准电流表和电压表的方法。
实验仪器：
用于改装的微安表头、数字多用表、电阻箱、滑动变阻器、直流稳压电流、导线等。
实验原理：
1.微安表头的内电阻gR ，量程gI 的测定 测量内阻gR 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WR 值使表头满偏，记下此时标准电流表的读数aI ；不改变电压 E 和WR 的值，用电阻箱13R 替代被测电流计，调节电阻箱13R 的阻值使标准电流表的读数仍为aI ，此时电阻箱的阻值即为被测电流计的内阻gR 。
１．将 A 表头改装成大量程的电流表 因为微安表头的满刻度电流(量程)很小，所以在使用表头测量较大的电流前，需要扩大它的电流量程。扩大量程的方法是，在表头两端并联一个阻值较小的电阻 R P （如图 1）使流过表头的电流只是总电流的一部分。表头和 R P 组成的整体就是电流表。
R P称为分流电阻。选用不同阻值的 R P 可以得到不同量程的电流表。
在图 1 中，当表头满度时，通过电流表的总电流为 I ，通过表头的电流为 I g 。
被改装电流计 +
– mA ° °
+
– mA °° °13R
1 2 WR
E °II g R gR PI-I gA 图 1 图 3
因为 ( )g g g g PU I R I I R 故得
( )gp ggIR RI I
（1）
如果表头的内阻 R g 已知，则按照所需的电流表量程 I ，由式(1)可算出分流电阻R P 的阻值。
２．电压表的改装 根据欧姆定律 U=IR ，内阻为 R g 的表头，若通以电流 I g ，则表头两端电压降为 U g =I g R g ,因此直流电流表可以对直流电压进行测量。通常 R g 的数值不大，所以表头测电压的量程也很小。为了测量较高的电压，需在表头上串联一个阻值较大的电阻 R S (如图 2)，使超过表头电压量程的那部分电压降落在电阻 R S 上， R S 称为扩程电阻。选用不同的扩程电阻，可以得到不同量程的电压表。
在图 2 中,设改装后伏特计的总电压为 U ,当表头指针满刻度时,扩程电阻R S 两端的 电压为S g s gU I R U U ,于是有 gs gg gU UUR RI I
（2）
根据所需要的电压表量程 U 和表头内阻 R g ,由式(2)可算出扩程电阻 R S 的阻值。式(2)中 I g 和 U g 分别为表头的满刻度电流和满刻度电压。
3．电表的校准 电表扩程后必须经过校准才能使用。所谓校准,就是将改装后的电表与标准表同时对同一个对象(如电流或电压)进行测量比较。
校准电表时,必须先调好零点,再校准量程(满刻度点)。若量程不对,可调节 R P 或 R S ,使改装表的量程与标准表的指示数相一致。
校准刻度时,要同时记下待校表的读数 I x 和标准表的读数 I S 。从而得到该刻度的修正值x s xI I I 。将同一量程的各个刻度都校准一遍,可绘出x xI I 的折线图,即校准曲线(图 3)。在以后使用这个电表时,可以根据校准曲线对测量值做出修正,以获得较高的准确值。
作校准曲线 ( )x x x s xU U U U U ,以xU 为横坐标。
数据表格：
1、电流表扩程及校准数据记录
I 标 0 0.74 1.41 2.15 2.96 3.64 4.38 I 改（格数）
0 2 4 6 8 10 12 I 改（mA）
0 0.8 1.6 2.4 3.2 4 4.8
0 0.06 0.19 0.25 0.24 0.36 0.42
I 标 5.15 5.83 6.59 7.37 8.12 8.9 9.29 I 改（格数）
14 16 18 20 22 24 25 U g U SI gR gR SU.A B A xI xI0图 2
I 改（mA）
5.6 6.4 7.2 8 8.8 9.6 10
0.45 0.57 0.61 0.63 0.68 0.7 0.71 2、改装及校准数据电压表记录 U 标 0 0.398 0.769 1.16 1.551 1.918 2.321 U 改（格数）
0 2 4 6 8 10 12 U 改（V）
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4
0 0.002 0.011 0.04 0.009 0.082 0.079
U 标 2.731 3.125 3.526 3.925 4.33 4.76 4.94 U 改（格数）
14 16 18 20 22 24 25 U 改（V）
2.8 3.2 3.6 4 4.4 4.8 5
0.069 0.075 0.074 0.075 0.07 0.04 0.06 实验步骤：
1．将量程为 100µA 的表头扩程至 10mA。
（1）计算分流电阻 R P 理论值。
（2）按图 4 连接电路。
（3）校准量程，得到 R P 实际值。
（4）校准改装电流表刻度值。
（5）作校准曲线x xI I 折线图。
2．将 100 µA 的表头改装为 5 V 的电压表。
（1）计算扩程电阻SR 理论值。
（2）按图 5 连接电路。
（3）校准量程，得到SR 实际值。
（4）校准改装电压表刻度值。
（5）作校准曲线x xU U 折线图。
mA+_A .E KR R 1R pABCV+_+_R SEKA 图 4
图 5 数据处理：
1、两改装表的校准曲线 电流表改装校准曲线：
电压表改装校准曲线：
误差分析：
1 1 ．在调节接入电阻的实际值时，不能达到理想状态。
2．要正确进行读数和记录测量值的有效数字。估读时产生的误差。
3．电表本身存在的误差，仪器放久了发生不准确现象。