设计组装欧姆表

[预习资料]

设计组装欧姆表

实验原理：

1．欧姆表的原理

根据调零方式的不同，欧姆表可分为串联分压式和并联分流式两种．其原理电路如图（a）和图（b）所示．

　由图知

式中为欧姆表的总内阻．对于图（a）：，图（b）：．当欧姆表短路（即），电路中电流为最大值．设计时，应使表头满偏（即欧姆表调零，可通过调节得到，所以称作欧姆表的调零电阻）．将代入（１）式可得

可见Ｉ与有一一对应的关系，如果表头的标度尺预先按已知电阻值来刻度，就可用来直接测量电阻了．由（２）式可知，与成非线性，且

称作欧姆表的中值电阻．所以欧姆表的标度尺是反向非均匀的，且越大，刻度间隔愈密．

2. 欧姆表的量程挡可由其中值电阻的数量级来设定：通常将数量级为千欧姆的中值电阻的欧姆表设定为挡，。数量级为几百欧姆的中值电阻的欧姆表设定为挡，数量级为几十欧姆的中值电阻的欧姆表设定为挡。

3. 欧姆表参数的调整：设计好的欧姆表其参数要在实验中作出调整然后才能进行校准。调整的原则是在标准条件下，组装表的满偏（外接电阻，时，表头指示满偏）和半偏（外接电阻时，表头指示半偏）条件均得到满足；调整方法是先由半偏条件改变调零电阻Rw滑动触头位置，再由满偏条件调整的值，经过若干循环后，最终的值可同时满足满偏和中偏条件(注意，此调整方法若改变调整顺序，则调整最终不收敛，即经过若干循环后，最终的值不可同时满足满偏和中偏条件。)

4．欧姆表的扩程

两种方法：

（１）并联不同的分流电阻以减小量程：

如图２所示，在相同的电源电压下，在基准档的基础上，并联一电阻，使回路电流增大为原来的10倍，中值电阻降为原来的1/10，欧姆表此时量程和倍率都变为原来的1/10；若并联一电阻，使回路电流增大为原来的100倍，中值电阻降为原来的1/100，欧姆表此时量程和倍率都变为原来的1/100。

（２）提高电源电压以增大量程

由（４）式可知，在表头灵敏度（）不变的情况下，若要增大量程以测更高的阻值的电阻，就要提高电源电压，使中值电阻增大。

5．定标：欧姆表表盘的标度尺可按下式确定

式中为对应于的表盘格数，为表盘总格数（表盘的原刻度是均匀分格的）．

实验任务

将的表头设计并组装成档的串、并式欧姆表。

要求:

1、“”档欧姆表的中值电阻范围≤≤；

2、所设计并组装的欧姆表在工作电源范围能机械调零。

实验室提供仪器的已知参数：

Ig=1mA; Rg=155Ω；RG=300Ω；Rw=680Ω;

设计参考

思路：根据实验室提供仪器的已知参数，选择满足设计要求的串、并式欧姆表的中值电阻Rz，并计算出相应的限流电阻R0的设计值和电源电压Emin~ Emax调节范围的理论值。

图1 串式欧姆表电路图 图2 并式欧姆表电路图

1 、串式欧姆表档的电路图见图1：

设电池新时的电动势为，寿命终了时的电动势为，定标时的电动势为，相应电动势下的中值电阻分别记为、、则有：

（理论值）

（1）

（2）

由（1）、（2）式得

取，则

由（2）式得：

综上所述：当中值电阻取Rz=1500Ω时，电源电压的调节范围1.16~1.84V比设计要求的大，故满足设计要求。

2、并式欧姆表档的电路图见图2：

设电池新时的电动势为，寿命终了时的电动势为，定标时的电动势为，相应电动势下的中值电阻分别记为、、。

令

由于

所以 (3)

由图2可看出，当调零电阻调到最大时，电源电压取得最小值

同理, 当调零电阻调到最小时，电源电压取得最大值

综上所述：当中值电阻取Rz=1100Ω时，电源电压的调节范围1.2973~1.6509V比设计要求的大，故满足设计要求。

实验内容

1. 在实验中调试出并式欧姆表限流电阻R0和电源电压Emin~ Emax的实验值。

2. 对并式欧姆表进行定标，并制作出欧姆表表盘。

3. 在实验中调试出串式欧姆表中值电阻Rz和电源电压Emin~ Emax的实验值。

4. 测出“R”档串式和并式欧姆表在工作电源为1.35V时的中值电阻，由此分析两种方式欧姆表的优劣。

实验数据表格

1、对并式欧姆表实验参数测试 (Rz= 1100 Ω)

2、并式欧姆表定标(E=1.5V)

3、对串式欧姆表实验参数测试 ()

4、1.35V时串、并式欧姆表中值电阻

数据处理要求

1、整理实验参数的设计过程

2、对实验1与实验3中的设计参数的测量结果进行误差分析；

3、计算出定标数据的相对误差，并绘制出欧姆表表盘；

4、由实验4分析出串式欧姆表与并式欧姆表的优劣性。

[附] 绘制欧姆表参考表盘：（仅供参考）

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2cb36cc66137ee06eff918b9.html