大学物理实验报告
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实验日期 2017 年6 月6 日实验地点:实验楼B413室
(2)直流电压挡表头本身也是一个量程很小的直流电压表,其量程为V g=I g R g(I g 为表头满偏电流,R g为表头内阻)。
根据分压原理,表头与不同的电阻串联就能得到不同的量程。
图2是多量程电压表原理图。
(3)交流电压挡磁电式表头内永久磁体的磁场方向恒定,当通过交流电时,作用在可动部件上的力矩方向将随电流方向的变化而变化。
由于表头可动部分惯性较大,它在某一方向力矩作用下,还来不及转动,力矩的方向又发生了变化,这样,表头的指针实际上不可能转动。
所以,必须把交流电转换成直流电,才能测量。
图3是多量程交流电压表原理图,图中D1、D2为整流元件。
(4)电阻挡图4是欧姆表的原理图,它由表头、电池、电阻R i和调零电阻R0组成。
在a、b两端即红、黑两表棒之间可接入待测电阻R x。
测量前,先把两表棒短路即R x=0。
调节调零电阻R0使表头指针指到刻度线右端的满刻度,即欧姆表的零点。
此时,电路中的电流
(式1)式中R z=R g+R0+R i+r称为欧姆表的综合电阻。
这一步骤称为欧姆表的调零。
测量未知电阻R x时,将它接入两表棒之间,则电路中的电流为:
(式2)从上式可见,当ε和R Z恒定时,I仅随R x而变。
它们之间有一一对应的关系。
如果在刻度线上不同位置刻出相应的电阻值,那么在测量未知电阻时就可以在刻度线上直接读出被测电阻的数值。
从式2还可以看出,R x越大、I越小,表头指针偏转的角度越小,刻度的间隔也越小。
当R x→∞,即a、b间开路,I→0,指针在刻度线左端位
置不动,所以刻度线左端的欧姆刻度为∞。
当R x=R z时,,指针将在刻度线的中央,所以R z又称为中值电阻。
综上所述,当R x在0→∞之间变化时,指针将在刻度线右端到左端位置间变化,正好与电流表、电压表的刻度相反。
另外,标尺的刻度是不均匀的,R x越大,刻度越密。
读数时必须注意。
为了精细地读数,万用电表中欧姆挡都有多种挡次。
不同挡次的中值电阻是不同的,不同挡次之间通常采用十进制。
具体线路较复杂,不在这里讲述。
测量时,究竟应选择哪一挡次,这要看被测电阻的值而定。
原则上应尽量选用R x在该挡次的中值电阻附近。
应该指出,由于新旧电池内阻r的变化,或者在换挡使用时,由于电路参数的变化,式1的条件往往不能满足。
就是说,当R x=0时,电路中的电流将不等于I g,表买的指针并不指在刻度线右端的零欧姆处,产生了系统误差。
因此测量前必须通过调零,以改变R0的阻值来满足式1的要求,从而达到I与R x的函数关系式2不变的目的。
2. 数字式万用电表
数字式万用电表是根据模拟量与数字量之间的转换来完成测量的,它能用数字把测量结果显示出来。
其原理方框图如图5所示,主要包括直流电压变换器、模-数转换器、计数器、显示器和逻辑控制电路等部件。
直流电压变换器的作用是把被測量(如。