大学物理实验《欧姆表设计》VIP专享VIP免费

欧姆表设计实验目的1.掌握欧姆表测电阻的原理和方法。2.运用电学基本概念，进行欧姆表的初步设计。实验原理图11－1图11－3图11－4测量电阻大小的表称为欧姆表。如图11－1所示，把微安表（表头）和电池E及可调电阻R0串连，并使a,b两点短路，调节R0，使指针偏转满度，此时电路中电流为：其中，称为欧姆表内阻。若在a,b间接入一被测电阻Rx，则（1）由式（1）知，被测电阻值可从电流大小反映出来，如果把表头的度盘首先用已知电阻进行刻度，就可直接用来测量电阻，这就是欧姆表的基本原理。由式（1）知，I随Rx作非线性变化，当Rx=RZ时，I=Ig/2，指针指在表盘的中心位置，故欧姆表的内阻RZ称为“中心阻值”，在中心阻值RZ附近的刻度比两边均匀一些，精度也比两边高一些，所以，为了精确测量阻值，欧姆表装有高，中，低多种测量档，分档后各档都有自己的中心阻值。为通用一条刻度线，常采用十进制分档，如中心阻值为12Ω，120Ω，1.2KΩ，12KΩ等等。按图11－1设计的欧姆表，虽可以测电阻，但当电池用旧时，电动势下降，电流变小，指针不到满格，须改变R0使指针满度；而R0改变会引起中心阻值的变化，使表盘刻度不符。所以实际的欧姆表常采用图11－3的线路。由图11－3，，令，则欧姆表内阻当电池的电动势发生变化时，可调节R2，使指针仍满偏。由于表头及其分路的等效电阻远小于R3，所以，对整个中心阻值RZ的影响很小，因而测量误差也很小。实际的欧姆表设计1.根据实际的使用要求，主观确定欧姆表各档的中心阻值。选用最便于读数的欧姆表度盘。本实验要求设计中心阻值RZ＝1.2KΩ，RZ΄＝120Ω（即R×100，R×10）两档欧姆表。欧姆表度盘中心阻值为12Ω。表头量程Ig＝100μA，内阻Rg＝2740Ω。2.由E>=IgRZ确定最少需要干电池节数。3.计算R1，R2，R3，R4（电源内阻不计）。，，其中RZ为最高中心阻值，E为电源电动势的标称值（为1.5V）。，，，R1=Rsmin，，由求R44．按图11－4接线路，电源为电池。实验步骤1.确定最少需要干电池节数，计算R1，R2，R3，R4。2.按图11－4接好线路，使用R×100档短路表笔调节R2使指针满度。3.用精密电阻箱作为标准电阻，按表格所示的7个阻值给欧姆表的R×100档刻度。4.合上K2重复2，3给R×10档刻度。5.用坐标纸以标准电阻R为横坐标，以表头电流读数I为纵坐标，作欧姆表两档的定标曲线。数据记录与处理表头量程Ig=μA，表头内阻Rg=Ω，R×100档中心阻值RZ=Ω，R×10档中心阻值RZ=Ω，欧姆表工作电源E=V，R1=Ω，R2≥Ω，R3=Ω，R4=Ω。表11－1R×100档位校准（中心阻值RZ=1200Ω）标准阻值（Ω）3006009001200150018002100表头指针的电流读数（μA）表11－2R×10档位校准（中心阻值RZ’=120Ω）标准阻值（Ω）306090120150180210表头指针的电流读数（μA）