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為什么歐姆表換擋時要調零電阻

   日期:2013-09-23     來源:儀器設備行業網    瀏覽:38275    
   歐姆表是多用表的一個單元,用來測量電阻的阻值。 
1.原理 
將電池組、電流表和變阻器相串聯構成歐姆表的內電路。 
1)測量態 
給歐姆表的兩表筆之間接上待測電阻,則電池組、電流表和變阻器及待測電阻構成閉合電路,電路中的電流隨被測電阻的變化而變化,將電表的電流刻度值改為對應的外電阻刻度值,即可從歐姆表上直接讀得待測電阻阻值。 
Rx=εI-(r+Rg+R) 
實例 將滿偏電流為IG=100μA、內阻為Rg=100(Ω)的靈敏電流表跟電動勢為ε=1.5V內阻為r=0.1(Ω)的電池組和總電阻為R=I8KΩ的變阻器相串聯并將變阻器調至R=14.9(KΩ),即組裝成一歐姆表。各電流值對應的待測電阻值由上式計算如表: 
在表盤上各電流刻度處標示出相應的待測電阻值,即可直接讀出待測電阻值。 
2)調零態 
①機械調零 
當兩表筆分開時,即待測電阻為無窮大時,由歐姆定律知此時電流強度為零。即當兩表筆分開時,電表指針指示的狀態應為零電流和無窮大歐姆。但是由于各種原因,當兩表筆分開時電表的指針有時并沒有指在零電流刻度上,這就需要進行機械調零。用螺旋刀轉動機械調零螺絲帶動指針轉動,使指針指無窮大歐姆刻度處。 
②歐姆調零 
當兩表筆短接時,由歐姆定律知,可以通過調節滑動變阻器使電流表滿偏,即令指針指電流表的滿偏電流刻度處,亦即零歐姆刻度處。即當兩表筆短接時, 電表指針指示的狀態應為滿偏電流和零歐姆阻值。否則,調節變阻器使電流表指針指滿偏電流刻度處,亦即零歐姆刻度處,即完成歐姆調零。 
2.內阻 
1)設計值 
將歐姆表的兩表筆短接,即歐姆表處于調零態,由歐姆定律得:歐姆表的內阻等于歐姆表中的電源的電動勢與歐姆表中的電流表的滿偏電流之比RΩ=ε/IG.所以用來組裝歐姆表的靈敏電流表和電池選定后,組裝成的歐姆表的內阻也就確定了。 
2)實際值 
歐姆表的實際內阻由電源的內阻、電流表的內阻和調零變阻器的電阻串聯構成,其總阻值應等于設計值。RΩ=r+RG+R.我們應合理選擇滑動變阻器的總阻值,以滿足歐姆表內阻設計值的要求。 
3)刻度值 
當被測電阻的阻值恰等于歐姆表的內阻RΩ時,整個測量電路的總電阻等于歐姆表的內阻的二倍則測量電流為電流表滿偏電流的一半,即指針指在刻度板的中值R?漬上。即歐姆表的中值刻度指示出歐姆表的內阻值R?漬=RΩ。 
3.誤差 
1)電源誤差 
歐姆表長期使用后,電池的電動勢減小、內阻增大,進行歐姆調零時雖然做到了電流表滿偏,但這種變化使讀得的電阻值大于被測電阻真實值。 
歐姆表的內阻的設計標準值由新電池的電動勢和電流表的滿偏電流決定:RΩ=ε/IG;電阻刻度與電流的對應關系由新電池電動勢和歐姆表內阻的標準值確定:RX*=ε/I-RΩ;裝有舊電池時進行歐姆調零后歐姆表實際內阻值小于標準內阻值:RΩ*=ε`/IG;舊電池時電源電動勢和歐姆表內阻及被測電阻實際值決定表中測量電流I=ε`/( RΩ+ RX),以上四式聯立解得 
RX=εε'RX 
可見,隨著電源電動勢逐漸減小,電阻的測量值成反比的逐漸增大。 
實例 一歐姆表的電池的電動勢為1.5v,經長期使用后,電動勢降為1.2v,用它測量一電阻,測量值為500Ω,求該電阻的實際值為多少? 
解: Rx=(ε`/ε) RX*=1.2÷1.5×500=400Ω 
2)讀數誤差 
由于人的觀察能力有限,讀數時總存在著幾何誤差。設指針實際位置處的電流刻度為I, 對應歐姆刻度為RΩ,觀察到的指針位置處的電流刻度為I`,對應歐姆刻度為RΩ`.則由 
RX=εI-RΩ和R'X=εI'-RΩ 
得ΔRx=εI-εI'=-I-I'I·I'-ε=εI2·ΔI 
即δ=ΔRxRx=εI2·ΔIεI-εIG=IGI(IG-I)·ΔI 
即δ=Θθ(Θ-θ)Δθ 
可知分母兩因子之和為一定數,即最大偏轉角度,從而分母兩因子相等時其積最大讀數誤差最小。 
即當θ=Θ2時δ=δmin=4·ΔθΘ 
從而在刻度弧線的幾何中點,幾何視差引起的歐姆誤差最小。 
應選取恰當的檔位,令表針指示值盡量接近面板中值,使讀數誤差最小。
 
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