欧姆表改装问题.

欧姆表是由什么改装而成的~

欧姆表是由电流表改装而成的

设计性实验:电表的改装与校准
(紫金学院实验室提供仅供参考)电流计表头一般只能测量��A级电流和mV级电压,若要用它来测量较大的电流和电压,就必须用改装来扩大其量程.磁电式系列多量程表都是用这种方法实现的.电表改装的原理在实际中应用非常广泛.
一. 实验目的
1. 掌握一种测定电流表表头内阻的方法.
2. 学会将微安表表头改装成电流表和电压表.
3. 了解欧姆表的测量原理和刻度方法.
二. 实验仪器
磁电式微安表头、标准电流表、标准电压表、滑线变阻器、电阻箱、电池、开关（单刀单掷和双掷）和导线等.
三. 实验原理
1. 将微安表改装成毫安表
用于改装的μA表,习惯上称为“表头”.使表针偏转到满刻度所需要的电流Ig称表头的（电流）量程,Ig越小,表头的灵敏度就越高.表头内线圈的电阻Rg称为表头的内阻.表头的内阻Rg一般很小,欲用该表头测量超过其量程的电流,就必须扩大它的量程.扩大量程的方法是在表头上并联一个分流电阻Rs（如图3-4-1所示）.使超量程部分的电流从分流电阻Rs上流过,而表头仍保持原来允许流过的最大电流Ig.图中虚线框内由表头和Rs组成的整体就是改装后的电流表.
设表头改装后的量程为I,根据欧姆定律得：
（3-4-1）
（3-4-2）
若： 则： （3-4-3）
当表头的参量Ig和Rg确定后,根据所要扩大量程的倍数n,就可以计算出需要并联的分流电阻Rs,实现电流表的扩程.如欲将微安表的量程扩大n倍,只需在表头上并联一个电阻值为的分流电阻Rs即可.
2. 将微安表改装成伏特表
微安表的电压量程为IgRg,虽然可以直接用来测量电压,但是电压量程IgRg很小,不能满足实际需要.为了能测量较高的电压,就必须扩大它的电压量程.扩大电压量程的方法是在表头上串联一个分压电阻（如图3-4-2所示）.使超出量程部分的电压加在分压电阻上,表头上的电压仍不超过原来的电压量程IgRg.
设表头的量程为Ig,内阻为Rg,欲改成的电压表的量程为V,由欧姆定律得：
（3-4-4）
可得： （3-4-5）
可见,要将量程为Ig的表头改装成量程为V的电压表,须在表头上串联一个阻值为的附加电阻.同一表头,串联不同的分压电阻就可得到不同量程的电压表.
3. 将微安表改装成欧姆表
将微安表与可变电阻R0（阻值大）、Rm（阻值小）,以及电池、开关等组成如图3-4-3所示电路,就将微安表组装成了一只欧姆表.图中Ig 、Rg是微安表的量程和内阻,E、r为电池的电动势和内阻.a和b是欧姆表两表笔的接线柱.
设a、b间由表笔接入待测电阻Rx后,通过Rx的电流为Ix,流经微安表头的电流为I,根据欧姆定律有
∵ （3-4-6）
（3-4-7）
由（3-4-6）、（3-4-7）式解得
（3-4-8）
可以看出,当Rm,R0,Rg和E一定时,I～Rx之间有一一对应关系.因此,只要在微安表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.根据这种关系绘制的欧姆表刻度如图3-4-4所示.由3-4-8式可以看出,欧姆表有如下特点：
（1）当Rx=0（相当于外电路短路）时,适当调节R0（零欧调节电阻)可使微安表指针偏转到满刻度,此时
当Rx=∞（相当于外电路断路)时,I=0,微安表不偏转.
可见,在欧姆表刻度尺上,指针偏转最大时示值为0；指针偏转减小,示值反而变大；当指针偏转为0时,对应示值为∞.欧姆表刻度值的大小顺序跟一般电表正好相反.
（2）当时,
即当待测电阻等于欧姆表内阻时,微安表半偏转,指针正对着刻度尺中央.此时欧姆表的示值习惯上称为中值电阻,亦即R中=Rm.
当 时,
时,
… …
,
时,欧姆表的刻度是不均匀的,指针偏转越小处刻度越密.上述分析还说明为什么欧姆表测量前必须先将ab两端短路、调节R0使指针偏到满刻度（对准0Ω）.
另外,由于欧姆表半偏转时测量误差最小.因此,尽管欧姆表表盘刻度范围从0Ω到∞Ω,但通常只取中间一段(l/5R中～5R中)作为有效测量范围.若待测电阻阻值超出这个范围,可将Rm扩大10倍、100倍…,从而使R中也扩大同样倍数.如图3-4-4所示,只要在欧姆表面板上相应标上Rx×10、Rx×100、…等字样,就可以方便地测量出各档电阻的阻值.测量时选用Rx×10档?还是Rx×100档?…,应由Rx的估计值决定,原则上应尽量使欧姆表指针接近半偏转（Rx接近R中）为好.
上述欧姆表在理论上能够测量电阻,但实用上有问题.因为电池用久了电压会降低,若a,b间短路,将R0调小才能使电表满量程,这样中值电阻发生了变化,读数就不准确.因此实用的欧姆表中加进了分流式调零电路,这里不再细述.
四. 实验内容
1. 测量表头内阻：
本实验用替代法测量表头内阻,电路图如图3-4-6所示.测量时先合上K1,再将开关K2扳向“1”端,调节和,使标准电流表mA示值对准某一整数值（如80μA）,然后保持（的C端）和不变,将K2扳向“2”端（以代替）.这时只调节,使标准电流表mA示值仍为I0（如80μA）.这时,表头内阻正好就等于电阻箱的读数.实验中要求按下面表格测量五次.
注意：实验过程中μA和mA两表示值不同步并不影响的测量,但标准表mA的电流不能超过1mA!
表3-4-1 测量表头内阻数据表
I（μA）
60.0
80.0
90.0
（Ω）
（Ω）
2. 将100 μA的表头改装成量程为1mA的电流表
按图（3-4-7）连接好线路.
（1）根据测出的表头内阻,求出分流电阻RS（计算值）.然后将电阻箱RS调到该值后,图中的虚线框即为改装的1mA电流表.
（2）校准电流表量程：先调好表头零点（机械零点）,然后调节R1和R2使标准表mA示值为1mA.这时改装表μA示值应该正好是满刻度值,若有偏离,可反复调节R1、R2和RS,直到标准表和改装表均和满刻度线对齐为止,这时改装表量程就符合要求,此时RS的值才为实验值,否则电流表的改装就没有达到要求!
（3）校正改装表：保持RS不变,调节R1、R2使改装表示值Ix按表3-4-2的要求（即由1.00、0.90、…直到0.10mA变化）也就是表头示值由100、90、…直减到10μA,记下标准表mA的相应示值IS.
（4）以改装表示值Ix为横坐标,以修正值为纵坐标,相邻两点间用直线连接,画出折线状的校正曲线ΔIx～Ix（如图3-4-9）.
表3-4-2 电流表校正数据表格
分流电阻RS：计算值 、实验值
IX (mA)
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
IS (mA)
ΔIX=IS-Ix
(mA)
3. 将100μA的表头改装成量程为1V的电压表：
参考改装电流表的步骤,先求出分压电阻RH（计算值）,按图3-4-8接好线路,将表头组装成量程为1V的电压表；测出分压电阻RH的实验值,并保持其不变,调节R1、R2,使改装表由满刻度开始逐渐减小直到零（表头μA示值由100、90、…直减到10μA）；同时记下改装表（Ux）和标准表（US）相应的电压读数,将数据填入表3-4-3中.同样画出折线状的电压表校正曲线ΔUx～Ux.
表3-4-3 电压表校正数据表格
分压电阻RH：计算值 Ω、 实验值 Ω
Ux（V）
0.10
0.20
0．30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
US（V）
ΔUx=US-Ux（V）
4. 将100μA的表头改装成中值电阻为120Ω的欧姆表（选做）：
（1）按图3-4-3连接好电路,此时已组装好欧姆表.组装通电前应拨好电阻箱R0、R1的阻值.
（2）用电阻箱代替Rx,使Rx＝0时,微安表指针对准满刻度值.
（3）根据表3-4-4所测出的数据,画出欧姆表刻度盘.
表3-4-4 改装欧姆表数据表
R0= Ω R1= Ω
Rx（）
0
20
30
40
50
80
120
I（μA）
Rx（）
150
200
300
400
500
1000
∞
I（μA）
五. 问题讨论
1. 给定一个已知量限为的表头,改装成量限为I的电流表,试说明其主要方法及步骤.
2. 将一个量程为,内阻Rg=1000Ω的表头,欲改装成量限为5V和10V的电压表,试画出改装电路图并分别计算附加电阻RH的值.

附图是欧姆表的原理图。图中虚线框内是欧姆表的等效电路，Ig为流过表头的电流，rg为表头内阻1.2k，Rm为调零电阻1.8k，R1为分流电阻0.75k，E为电池1.5V。（各元件的设计计算过程略，你若需要可追问）。Rx为被测电阻。

当Rx=0时，表头指针满度偏转Ig=0.5 mA。表头支路两端的电压（即R1两端的电压）为：

Ig*（rg+Rm）=0.5*（1.2+1.8）=1.5V，

欧姆表的等效电阻为600欧姆，（即表头支路和R1的并联值）。

根据题意，串联了不为0的Rx后，Ig=0.2mA，可计算得到表头支路的压降（也就是欧姆表压降）为：

0.2mA*（rg+Rm）=0.2mA*3k=0.6V，

Rx上的压降为：1.5-0.6=0.9V，

按分压原理：电压比等于电阻比，0.6V/0.9V=600/Rx，Rx=900欧姆 

又一种电路设计：表头先和R1并联，再和Rm串联，此时rg=1.2k，R1=300欧姆=0.3k，Rm=0.36k，E=1.5V。(图省略）

当Ig=0.2mA时，表头支路压降为0.24V，R1电流为0.8mA，Rm电流为1mA，压降为0.36V，

欧姆表等效电阻600欧姆，总压降0.6V。

还是按分压原理：电压比等于电阻比，0.6V/0.9V=600/Rx，Rx=900欧姆

根据原来的中值电阻值而改变，只要满足U/R=原来的电流值就可以了，其他参数不用改变

似乎少条件吧

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岐山县17233664221： 23.请问如何将一个中值电阻为300欧姆的欧姆表改装为30欧姆? - ？
弥顺盐酸：[答案] 我觉得1楼的说法(加270欧内阻)有点问题:如果加了270的话,这个表调零就不会到0了,因为内阻增加,流经表头的电流减小了.不能正确调零的欧姆表毫无疑问是不能用的.基本原理是这样的,不管哪个档位在测电阻,表针摆动的...

岐山县17233664221： 欧姆表量程改装可以改变G表量程却不能直接增减内阻,因为会被调零电阻抵消,那怎么使电阻效果不被抵消从而达到改变G表量程的目的简单地说就是为什... - ？
弥顺盐酸：[答案] 调零电阻及表头组合以外串接电阻.可以达到改变G表量程的目的.

岐山县17233664221： 现有一只量程为5ma内阻为1k欧姆的电流表,根据生产需要要将它的量程扩大到原来的5倍,问应如何改 - ？
弥顺盐酸：[答案] 并联电阻R2 据并联电路分流公式 R.2/r = I./ I2 = 1/4 R2= r/4 =1000/4 = 250 欧

岐山县17233664221： 欧姆表的设计问题.设计一个R中=1200Ω的欧姆表,有两个量程为1mA的电流表,其内阻分别为250Ω和75Ω,问选哪个电流表?为什么?实验为将电流表改装为... - ？
弥顺盐酸：[答案] 作为R中=1200Ω的欧姆表,就是说表的内部电阻 R2+(R1Rg并联)=1200欧姆,对以外部来讲,电表的内部的电阻都是1200欧姆,满度电流都是1mA,应该没什么区别吧 电流相同的话,如果设计电流表,应该选用内阻小的

岐山县17233664221： 初中物理有关改装后电表刻度均匀的问题 - ？
弥顺盐酸： 如果把电流表改装成测电阻的仪器,则刻度是不均匀的,因为在导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比. 如果把电流表改装成电压表,则刻度是均匀的,因为在导体的电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.

岐山县17233664221： 给定一量程为Ig(表头灵敏度)=250uA,内阻Rx=500欧的表头,若将此表改装成中阻值为4K欧的欧姆表 - ？
弥顺盐酸： 用满偏电流来计算,表头电压u = 100 * 1000 / 10^6= 0.1V第一问,表头通过电流100uA,那么分流电阻通过电流100mA - 100uA = 99.9mA 分流电阻R = 0.1 / 0.0999 = 1.001欧. 第二问,量程没法改装成比表头电流更小的,无法满足满偏条件.

岐山县17233664221： 一个量程为1.0mA的毫安表,改装成欧姆表,所用电源的电压为1.5V,经改装后的欧姆表表盘刻度正确的是图中(盘面刻度被分为三等份)()A.B.C.D. - ？
弥顺盐酸：[答案] 欧姆表内阻:R内= E Ig= 1.5 0.001=1500Ω, 当I= 1 3Ig时, 1 3Ig= E R内+R,解得:R=3000Ω, 当I= 2 3Ig时, 2 3Ig= E R内+R′,解得:R′=750Ω, 由图示可知,D正确; 故选:D.

岐山县17233664221： 欧姆表、电压表、电流表由小量程电流表怎样改装,为什么这样改装 - ？
弥顺盐酸： 小量程电流表(原称灵敏电流表),它的内阻Rg一 般为几百欧到几千欧,允许通过的最大电流Ig(称小量程电流表的满偏电流)一般也只有几十微安到几毫安.所以,不能直接用小量程电流表测量大电流、大电压,更不能测电阻.但是,我们可...

岐山县17233664221： 现有一满偏电流为500μA,内阻为1.2*103Ω的电流表,某同学想把它改装成中值电阻为600Ω的欧姆表,(中值电阻:电阻调零后,当测量待测电阻时,电流表... - ？
弥顺盐酸：[答案] (2)电路设计:因中值电阻小于电流表的内阻,故要给电流表并联一电阻箱;再串一变阻器调节是欧姆表内总电阻. 不防先设并联R2,串联R4,求出两者的阻值再具体确定用哪个器材. 改装电...

岐山县17233664221： 大学物理电表改装思考题答案,为什么待测电阻值等于欧姆表内阻时测量误差最小 - ？
弥顺盐酸：[答案] 当被测电阻的阻值恰等于欧姆表的内阻RΩ时,整个测量电路的总电阻等于欧姆表的内阻的二倍则测量电流为电流表满偏电流的一半,即指针指在刻度板的中值R中上.而在刻度弧线的几何中点,几何视差引起的欧姆误差最小. 应选取恰当的档位,令表...