多量程欧姆表的组装.doc

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多量程欧姆表的组装

1.欧姆表原理电路图
Ig Rg

RS
Rd

E
— +
图一
用来测量电阻大小的电表称为欧姆表，图一是其原理图：RS 为分流电阻，Rg为表头内阻，r为电池内阻，Rd 为限流电阻，“+”表示欧姆表的红表笔，“―”表示欧姆表的黑表笔。当接入被测电阻Rx时，电路中电流为：
（1）
式中Rz为欧姆表的总内阻，如图所示，Rz为：
（2）
当欧姆表短接时，即被测电阻为零时，电路中的电流达到最大值Im=E/RZ。设计中应使此时的表头指针满偏。消去（1）式中的E，可得：
（3）
把微安表上I的指示标成相应的RX的大小，就得到了欧姆表。由（3）式可见，I与RX成非线性关系，所以欧姆表的刻度是非均匀的，而且RX越大，指针偏转越小。当被测电阻RX等于欧姆表的总内阻RZ时（即RX=RZ），I=Im/2，指针将指在表盘的中心位置，所以RZ又称为欧姆表的中值电阻。它是欧姆表的一个重要参量。
表头是欧姆表的主要部件，内阻和灵敏度是其主要参数。表头灵敏度是指指针满偏时流过表头的电流。该电流越小，表明表头的灵敏度越高。
2.欧姆表的调零
如果采用图一所示的电路，电源电压因消耗而发生的变化会给电阻的测量结果带来很大的误差。因此实用的欧姆表都装有零欧姆调节电位器，以下提供两种欧姆表电路。
（1）并联式调节电路
如图二所示，这是一种并联式调节电路，零欧姆调节电位器R0是分流电阻RS的一部分。欧姆表中的电源一般用1.5V干电池，新电池可能达到1.6V。为了充分利用电池又兼顾欧姆表的准确度，设计的准则一般为，即使电池电压降到1.2V时欧姆表仍有足够的准确度。这样，当电池电压由1.6V变为1.2V时，我们只需通过调节电位器R0使分流电阻增加，同时表头支路电阻减小。因此，在被测电阻为零时，流过表头的电流仍能被调到使指针满偏。这种调节电路中应使用一电阻值较小的R0，才能使因电池电压变动所引起的误差也较小。R0及其它电阻阻值的选择可参考下面的分析。
Ig Rg

Rd

E
— +
图二
RS R0

C B A
R‘S P

设R0的滑动端P位于A端（对于E=1.2V）时流过Rd的电流为I，此时分流电阻为：RS=R‘S+R0有：

（4）
P位于B端（对应于E‘=1.6V）时，流过Rd的电流为I‘，此时分流电阻为R’S。有：（5）
由（4）、（5）式可得：

（6）
在有一定准确度的情况下，可以近似地认为，在R0的调节过程中回路总电阻的变化不大，则有I‘/I=E‘/E=1.6/1.2=4/3,代入(6)式,得
(7)
进而由RS=R‘S+R0可得：　　 　　 (8)
根据闭合回路欧姆定律,当P在A或B端时,分别有
,
从(2)中可看出，上式中的
, （9）
为使两比值I‘/I和E‘/E的差异尽量小，可令RAC=RBC，将（7）和（8）二式代入（9）式即得
(10)
(11)
现在就剩下Rd如何求得。一般是根据测量需要或根据选定的表头先确定RZ值，然后再求Rd。本实验中假定表头已选定，即Rg和Ig均已确定。由图2及式（10）所确定的Rs‘值可以看出，当Rx=0时，在电池电压的变化过程中回路总电流I的平均值应为表头灵敏度Ig的两倍，即： （12）
Ig Rg

Rd

E
— +
图三
R‘S R0

R1 R2
若忽略电池内阻，则有：
（13）
（２）串联式调节电路。
如图四所示,原理略
3．扩大量程
图二所示电路的欧姆表似乎可以测量任何阻值的电阻。但是欧姆表上的电阻刻度是不均匀的，被测电阻RX太大或太小时，RX的少量变化引起的表头指针变动甚微，使测量误差加大，所以只有在中值电阻的0.1—10倍的刻度范围内，测量结果才能有一定的精度。为此，实用的欧姆表都制成多量程的，并且，为了读数方便，将相邻量程的比值取为10或100。
一般采用以下这种方法来改变量程：
如图三所示，在相同电源电压下，在基准档的基础上，并联上某一电阻R1，使回路总电流增大为原来的10倍，中值电阻降为原来的10倍，量程和倍率都变为原来的1/10。若并联上R2，使中值电阻变为原来的1/100，则量程和倍率相应变为原来的1/100。
R0

Rd

E
— +
图四

R‘S Rg

R1

R2

R3

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