電表內阻的測量及改裝

2022-10-14 02:24:03 字數 2370 閱讀 9473

一、半偏法

這種方法教材中已做介紹。中學物理實驗中常測定j0415型電流錶的內阻。此型號電流錶的量程為0—200μa內阻約為500ω,實驗電路如圖所示。

操作要點:按圖連好電路,s2斷開,s1閉合,調節變阻器r,使待測電流錶g的指標滿偏。再將s2也閉合,保持變阻器r接在電路中的電阻不變,調節電阻箱r/使電流錶g的指標半偏。

讀出電阻箱的示值r/,則可認為rg≈r/.

實驗原理與誤差分析:認為s2閉合後電路中的總電流近似不變,則通過電阻箱的電流近似為ig/2。所以電流錶內阻與電阻箱的示值近似相等。

實際上s2閉合後電路中的總電流要變大,所以通過電阻箱的電流要大於ig/2,電阻箱的示值要小於電流錶的內阻值。為了減小這種系統誤差,要保證變阻器接在電路中的阻值r≥100r/,從而使s閉合前後電路中的總電流基本不變。r越大,系統誤差越小,但所要求的電源電動勢越大。

實驗中所用電源電動勢為8—12v,變阻器的最大阻值為60kω左右。

二、電流監控法

實驗中若不具備上述條件,可在電路中加裝一監控電流錶g/,可用與被測電流錶相同型號的電流錶。電源可用1.5v乾電池,r用阻值為10kω的滑動變阻器,如圖所示。

實驗中,先將s2斷開,s1接通,調節變阻器r的值,使被測電流錶g指標滿偏,記下監控表g/的示值ig。再接通s2,反覆調節變阻器r和電阻箱r/,使g的指標恰好半偏,而g/的示值不變。這時電阻箱r/的示值即可認為等於g的內阻rg。

這樣即可避免前法造成的系統誤差。

用圖所示電路測量電流錶g的內阻,也可不用半偏法。將開關s1、s2均接通,讀出被測電流錶g的示值ig、監控表g/的示值ig、電阻箱的示值r/,則可用公式:

三、代替法

按圖所示連線電路,g為待測電流錶,g/為監測表,s1為單刀單擲開關,s2為單刀雙擲開關。

先將s2撥至與觸點1接通,閉合s1,調節變阻器r,使監測表g/指標指某一電流值(指標偏轉角度大些為好),記下這一示值。再將單刀雙擲開關s2撥至與觸點2接通,保持變阻器r的滑片位置不變,調節電阻箱r/,使監測表g/恢復原來的示值,則可認為被測電流錶g的內阻等於電阻箱的示值。

用這種方法,要求監測表的示值要適當大一些,這樣靈敏度較高,測量誤差較小。

四、電壓表法

原則上得知電流錶兩端的電壓u和通過它的電流i,就可以利用rg=u/i計算出它的內阻。但若測量j0415型電流錶的內阻,滿偏時它的電壓才是0.1v,用j0408型電壓表的3v量程測量,指標才偏轉乙個分度。

這樣因讀數會引起很大的偶然誤差。所以不宜用一般電壓表直接測量電流錶兩端的電壓。

可用如圖所示電路,將待測電流錶g與電阻箱串聯後再與電壓表併聯。閉合開關s,調節變阻器和電阻箱,使電流錶和電壓表的指標均有較大的偏轉,讀出電壓表的示數u、電流錶的示值i和電阻箱的示值r/,則據公式得出:

電源要用2節乾電池,電壓表用3v量程,用最大阻值為1 kω左右的變阻器。

五、用內阻、量程已知的電流錶代替電壓表

按圖連線電路,g為待測內阻的電流錶,g/為內阻、量程已知的標準電流錶,e為1.5v的乾電池一節,r為阻值為幾十歐姆的滑動變阻器。

調節變阻器r,使兩電流錶的指標均有較大的偏轉。讀出電流錶g/的示值ig,設其內阻r/g;讀出被測電流錶g的示值ig,則據公式可得:

電表的改裝及校準

一將微安表改裝成電流錶

微安表的量程i很小,在實際應用中,若測量較大的電流,就必須擴大量程。擴大量程的方法是在微安表的兩端併聯一分流電阻r。如圖3-2-1 所示,這樣就使大部分被測電流從分流電阻上流過,而通過微安表的電流不超過原來的量程。

設微安表的量程為i,內阻為r,改裝後的量程為i,由圖3-2-1,根據歐姆定律可得,

i - i)r= ir

r=設n = i /i, 則

r3-2-1)

由上式可見,要想將微安表的量程擴大原來量程的n倍,那麼只須在表頭上併聯乙個分流電阻,其電阻值為r= 。

二將微安表改裝成電壓表

我們知道,微安表雖然可以測量電壓,但是它的量程為ir,是很低的。在實際應用中,為了能測量較高的電壓,在微安表上串聯乙個附加電阻r,如圖3-2-2所示,這樣就可使大部分電壓降在串聯附加電阻上,而微安表上的電壓降很小,仍不超過原來的電壓量程ir。

設微安表的量程為i,內阻為r,欲改裝電壓表的量程為u,由圖3-2-2,根據歐姆定律可得,

i (r+ r)=u

r = r3-2-2

三改裝表的校準

改裝後的電表必須經過校準方可使用。改裝後的電流錶和電壓表的校準電路分別如圖3-2-3和圖3-2-4所示。

首先調好表頭的機械零點,再把待校的電流錶(電壓表)與標準表接入圖3-2-3(或圖3-2-4)中。然後一一校準各個刻度,同時記下待校電流錶(或電壓表)的示值i(或u)和標準表的示值和i(或u)。以待校表的示值i(或u)為橫座標,示值i(或u)的校準值i= i-i(或u= u-u)為縱座標,作校準曲線。

作校準曲線時,相鄰兩點一律用直線連線,成為乙個折線圖,不能連成光滑曲線。

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