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电表改装

Meter Conversion · Ammeter & Voltmeter

半偏法测表头内阻 → 改装双量程毫安表与电压表 → 校准、定级并绘制校正折线

一、微安表头内阻的测量（半偏法）

待改装表头：量程 Ig = 300 µA，级别 1.5 级，内阻 Rg ≈ 250 Ω（标称值仅供估算，改装计算须用实测值）。半偏法：① 按图接线后闭合 K（K₂ 先断开），调节串联电阻箱 R₀ 使表头恰好满偏（300.0 µA）；② 闭合 K₂ 把分路电阻箱 Rp 并到表头两端，调节 Rp 使表头半偏（150.0 µA）；③ 此时 Rp ≈ Rg。方法要求 R₀ ≫ Rg（本电路 E = 18.00 V，R₀ 约 6 万欧，约为 Rg 的 240 倍），否则测得的内阻偏小，偏差约 Rg/R₀。

已连接 0 / 7 根导线
点击两个接线柱连一根导线；图中电表指针与数字示值实时联动
  1. ○电源 E＋ → 开关 K
  2. ○开关 K → 电阻箱 R₀（串联限流）
  3. ○电阻箱 R₀ → 表头 G「＋」
  4. ○表头 G「−」→ 电源 E−
  5. ○表头 G「＋」→ 开关 K₂（分路支路）
  6. ○开关 K₂ → 电阻箱 Rp
  7. ○电阻箱 Rp → 表头 G「−」
微安表头 GµA
0.0
量程 300 µA · 50 格 · 级别 1.5
电阻箱 R₀（串联限流）：当前 60000.0 Ω（E = 18.00 V，满偏时约 6 万欧）
开关 K（主回路）与 K₂（分路支路）
电阻箱 Rp（表头分路）：当前 250.0 Ω

表一　半偏法测表头内阻

满偏时 R₀ / Ω半偏时 Rp / ΩRg = Rp / Ω方法误差估计
Rg/R₀
—

R₀理论 = E/Ig − Rg（用测得值回代估算）。Rg 一经记录（或手工修改）即自动用于第二、三部分的改装计算；也可直接在表格中输入自己实测的值。半偏法的系统误差使 Rg 测量值偏小约 Rg/R₀（表头电压略低于满偏时的一半所致）。

二、双量程毫安表的改装与校准

闭环分流（环形抽头）电路：表头 G 与串联的 R₂、R₁ 构成闭合环路，单刀双掷开关 K 选择抽头。合向触点 2 时分流电阻为 R₁＋R₂，量程 1 mA；合向触点 1 时 R₂ 串入表头支路、R₁ 单独分流，量程 10 mA。R₁、R₂ 理论值由实测 Rg 计算；实验值按电阻箱 0.1 Ω 分度取整。注意改装并不更换表头：三个电路中都是同一个 300 µA 表头 G，指针满偏仍对应表头电流 300 µA，改变的只是刻度所代表的量（1 mA 档满偏代表 1 mA，10 mA 档代表 10 mA）。

表二　分流电阻的计算与取值

当前 Rg = — Ω（来自表一，可回第一部分修改）

电阻理论公式理论值 / Ω实验值 / Ω
（电阻箱，一位小数）
R₁n₁R₁ = Rg＋R₁＋R₂—
R₂R₁＋R₂ = Rg/(n₂−1)—

n₂ = 1 mA/300 µA = 10/3（1 mA 档），n₁ = 10 mA/300 µA = 100/3（10 mA 档）

校准电路连接

校准回路：稳压电源（E = 1.500 V）→ 调节电阻箱 RL → 标准毫安表（0.5 级，数字显示）→ 单刀双掷开关 K → 改装表抽头；公共端回电源负极。图中橙色线为 K 当前选通的量程支路。标准表与被校表串联，通过同一电流。

已连接 0 / 9 根导线
图中表头仍是同一个 300 µA 表头 G，盘面刻度按当前档位量程改绘
  1. ○电源 E＋ → 电阻箱 RL
  2. ○电阻箱 RL → 标准毫安表「＋」
  3. ○标准毫安表「−」→ 开关 K（刀）
  4. ○K 触点 1 → 电阻箱 R₁ 右端（10 mA 抽头）
  5. ○R₁ 右端 → R₂ 左端（两箱相连成抽头节点）
  6. ○K 触点 2 → R₂ 右端（1 mA 端）
  7. ○R₂ 右端 → 表头 G「＋」
  8. ○R₁ 左端 → 表头 G「−」
  9. ○R₁ 左端 → 电源 E−（公共端）
标准毫安表mA
0.000
0.5 级 · 分辨率 0.001 mA
量程选择（单刀双掷开关 K）
调节电阻箱 RL：当前 2000.0 Ω（增大电流 → 减小；步进最小 0.1 Ω）

表三　毫安表校准数据（指针整格刻度点，n = 格数，每格 = 量程/50）

格数 n1 mA 档（每格 0.02 mA）10 mA 档（每格 0.2 mA）
被校表 I / mA标准表 I₀ / mAΔI = I₀−I
/ mA		被校表 I / mA标准表 I₀ / mAΔI = I₀−I
/ mA
5——
10——
15——
20——
25——
30——
35——
40——
45——
50——

需指针恰好指在整格刻度线上（与该行格数一致）才接受记录；满偏后先用 R₁、R₂ 微调使两表在满量程处一致，再逐点校准。

校正折线：ΔI/量程 × 100% 随格数 n 的变化（蓝＝1 mA 档，橙＝10 mA 档），虚线为定级界限

三、双量程电压表的改装与校准

先把表头配成灵敏度 S = 1000 Ω/V 的「1 mA 表」：表头仍是同一个 300 µA 表头 G，与第二部分 1 mA 档的分流电阻并联（即第二部分装好的毫安表），内阻 R′ = Rg(R₁＋R₂)/(Rg＋R₁＋R₂)；再串联分压电阻：Rm1 配 2.5 V 档，Rm2 为 2.5 V → 10 V 档的追加电阻。改装后刻度改绘为代表电压（2.5 V 档满偏 300 µA 代表 2.5 V，10 V 档代表 10 V）。校准回路用滑线变阻器接成分压器，标准数字电压表与被校电压表并联，比较同一电压。

表四　分压电阻的计算与取值

1 mA 表内阻 R′ = — Ω（由表一 Rg 与表二实验值自动算出）

电阻理论公式理论值 / Ω实验值 / Ω
（电阻箱，一位小数）
Rm1U₁·S − R′，S = 1000 Ω/V—
Rm2(U₂−U₁)·S—

校准电路连接

分压回路：稳压电源（E = 12.00 V）→ 开关 K → 滑线变阻器（A、B 端接电源，滑动端 W 输出）→ 由 Rm1、Rm2、选择开关 K₂ 与 1 mA 表组成的被校电压表，标准数字电压表并在 W 输出与地之间。

已连接 0 / 11 根导线
图中表头仍是同一个 300 µA 表头 G，盘面刻度按当前量程（2.5 V / 10 V）改绘
  1. ○电源 E＋ → 开关 K（刀）
  2. ○K 触点 → 滑线变阻器 A（上端）
  3. ○电源 E− → 滑线变阻器 B（下端）
  4. ○滑线变阻器 W（滑动端）→ Rm1 左端
  5. ○Rm1 左端 → 标准电压表「＋」
  6. ○Rm1 右端 → Rm2 左端
  7. ○Rm1 右端 → K₂ 触点「2.5 V」
  8. ○Rm2 右端 → K₂ 触点「10 V」
  9. ○K₂ 刀 → 改装毫安表「A」端
  10. ○改装毫安表「B」端 → 标准电压表「−」
  11. ○标准电压表「−」→ 电源 E−
标准数字电压表V
0.000
0.5 级 · 分辨率 0.001 V
量程选择（K₂）与滑线变阻器：滑动端位置 k = 0.0%（输出按 0.1% 步进细调）
输出电压减小 ← → 增大

表五　电压表校准数据（指针整格刻度点，n = 格数，每格 = 量程/50）

格数 n2.5 V 档（每格 0.05 V）10 V 档（每格 0.2 V）
被校表 U / V标准表 U₀ / VΔU = U₀−U
/ V		被校表 U / V标准表 U₀ / VΔU = U₀−U
/ V
5——
10——
15——
20——
25——
30——
35——
40——
45——
50——

需指针恰好指在整格刻度线上（与该行格数一致）才接受记录；先调 Rm1、Rm2 使满量程处两表一致，再逐点校准。

校正折线：ΔU/量程 × 100% 随格数 n 的变化（蓝＝2.5 V 档，橙＝10 V 档），虚线为定级界限