電表改裝實(shí)驗(yàn)

PAGEPAGE2實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：班級(jí)：組別：成績：合作者：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：一、實(shí)驗(yàn)題目：改裝電表二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解電表改裝、校準(zhǔn)原理和方法。2、學(xué)會(huì)工程技術(shù)應(yīng)用中理論值與實(shí)際值的聯(lián)系。3、學(xué)會(huì)標(biāo)定電表等級(jí)。三、實(shí)驗(yàn)原理和線路：1、．測定待改裝表的電阻Rg圖1半偏法測待改裝表內(nèi)的電阻接線圖圖2擴(kuò)大量程接線圖圖3擴(kuò)大量程接線圖用半偏法測定待改裝表的電阻Rg如下圖1，調(diào)節(jié)R圖1半偏法測待改裝表內(nèi)的電阻接線圖圖2擴(kuò)大量程接線圖圖3擴(kuò)大量程接線圖2、將量程為Ig,內(nèi)阻為Rg的微安表的量程擴(kuò)大為I＝10mA(圖2)。首先計(jì)算分流電阻Rs=IgRg/(I-Ig)=Rg/(n-1),n=I/Ig為電流擴(kuò)大倍數(shù)。其次校準(zhǔn)分流電阻Rs,將校準(zhǔn)表調(diào)到10mA，同時(shí)改裝表應(yīng)指向滿刻度（這時(shí)可能需要改變分流電阻Rs），記下實(shí)際分流電阻，最后校準(zhǔn)改裝表的等級(jí)：分5段逐點(diǎn)校準(zhǔn)，填入下表?！跋滦小敝鸽姳碜x數(shù)由高到低逐點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，“上行”則相反。原電流表量程：Ig=____mA原電流表內(nèi)阻：Rg=____Ω改裝后量程：I=____mA理論分流電阻：Rs=_____Ω實(shí)際分流電阻：Rs’=_____Ω表5-19改裝表理論讀數(shù)/mA2.0004.0006.0008.00010.000標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/mA下行（讀數(shù)減少）上行（讀數(shù)增加）平均ΔI=(I-I理論)/mA(3)將微安表改裝成量程為U＝10V的電壓表(圖5-45)。首先計(jì)算分壓電阻Rm：Rm＝（U/Ig）-Rg，U為改裝后電壓表量程。再校準(zhǔn)分壓電阻Rm：將標(biāo)準(zhǔn)表調(diào)到10.00V,同時(shí)改裝表則調(diào)到滿刻度（可改變分壓電阻Rm），同時(shí)記下實(shí)際分壓電阻：最后按下表校準(zhǔn)改裝表的等級(jí)。原電流表的量程：Ig=____mA原電流表內(nèi)阻：Rg=_____Ω改裝表量程：U=_____V理論分壓電阻：圖5-45改裝電壓表接線圖Rm=_____Ω實(shí)際分壓電阻：Rm’=______Ω改裝表理論讀數(shù)/V2.0004.0006.0008.00010.000標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/V下行（讀數(shù)減少）上行（讀數(shù)增加）平均（3位小數(shù)）ΔU=(U-U理論)/V(4)將1mA量程的待改裝電流表按下圖改裝為串連分壓式歐姆表(圖4)。圖4改裝為串連分壓式歐姆表接線圖取U＝1.5V，將Rx短路，調(diào)節(jié)Rw，使伏安表正好指1mA，這時(shí)，Rw＋R3+Rg=1500Ω。當(dāng)Rx=1500時(shí)，毫安表讀數(shù)為0.5mA，這一電阻稱為“中值電阻”：R中＝Rw+R3+Rg=1500Ω。圖4改裝為串連分壓式歐姆表接線圖按下表給定的Rx值標(biāo)定表面刻度：表Rx/Ω0100200300400500700100015002000300040007000I/mA可見，歐姆表的刻度是反向的：1mA處為0Ω；0mA處為∞Ω。以I為縱坐標(biāo)，Rx為橫坐標(biāo)作I-Rx圖并連成光滑曲線。將數(shù)據(jù)按要求處理后，用坐標(biāo)紙畫出ΔI－I校準(zhǔn)曲線和ΔU－U校準(zhǔn)曲線。并按下列公式確定改裝表的等級(jí)：和當(dāng)為0.5級(jí)，0.5<為1.0級(jí)，1.0<為1.5級(jí)，1.5<為2.0級(jí)….五．思考題：1．校準(zhǔn)電流表時(shí)，若標(biāo)準(zhǔn)表的指針滿刻度而改裝表達(dá)不到，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)分流電阻使兩表同時(shí)滿刻度？電壓表呢？2．如圖，在量程分別為I1,I2,I3的三量程毫安表中，哪檔量程電流最大？哪檔量程最??？R2V3VR15V3．如右圖，將內(nèi)阻為50Ω，最大量程刻度為50mV的磁電式電壓表竄聯(lián)兩個(gè)電阻RR2V3VR15V4．電流表中竄聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮杓纯捎米麟妷罕?，試說明其理由。閱讀材料智能式數(shù)字儀表的發(fā)展及應(yīng)用在儀表行業(yè)迅猛發(fā)展的今天，數(shù)字式儀表顯示直觀，便于觀察、無視差，具有測量精度高、穩(wěn)定性好、功耗低、無磁場干擾、抗震性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，這是動(dòng)圈式指針儀表所不具有的.在數(shù)字式顯示儀表中，采用了先進(jìn)的CMOS大規(guī)模集成電路,A/D轉(zhuǎn)換器等，完成了運(yùn)算放大、非線性校正、溫漂、零漂等關(guān)鍵性問題，A/D轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)了模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，從而使儀表達(dá)到了較高的技術(shù)指標(biāo).在儀表顯示上，采用LED數(shù)字顯示.在智能配電系統(tǒng)中，智能多功能儀表是系統(tǒng)的重要組成部分，使得配電系統(tǒng)的各個(gè)配電回路都具有智能化功能，并使得配電系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)連接成智能配電系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)四遙(遙測、遙信、遙控、遙調(diào))四集中(集中數(shù)據(jù)處理，集中監(jiān)控、集中分析和集中調(diào)度)，提高輸配電系統(tǒng)供電可靠性，這是我國變電所的發(fā)展方向。由新一代的車用計(jì)算機(jī)為核心組成的汽車運(yùn)行控制與顯示系統(tǒng)，是多種專業(yè)技術(shù)的集成與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成果，它將構(gòu)成新一代車用自動(dòng)化儀表。在空間已出現(xiàn)“穿梭”式航行的今天，地面區(qū)間的行車自控定將指日可待。主要參考書目[1]林抒，龔鎮(zhèn)雄.普通物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，1986,p214-p217.[2]楊述武.普通物理實(shí)驗(yàn)[M].北京:高等教育出版社，2004,p104-114.1、晶體二極管的導(dǎo)電特性晶體二極管無論加上正向電壓或者反向電壓，當(dāng)電壓小于一定數(shù)值時(shí)只能通過很小的電流，只有電壓大于一定數(shù)值時(shí)，才有較大的電流出現(xiàn)，相應(yīng)的電壓可以稱為導(dǎo)通電壓。正向?qū)妷盒。ㄦN管約0.3V，硅管約0.5V）,反向?qū)妷海ㄓ址Q“擊穿電壓”，“耐壓”）相差很大（幾伏到幾百伏）。當(dāng)外加電壓大于導(dǎo)通電壓時(shí)，電流按指數(shù)規(guī)律迅速增大，此時(shí)，歐姆定律對(duì)二極管不成立。在這次實(shí)驗(yàn)中，就是要用伏安法測繪晶體二極管的正向、反向?qū)щ娞匦郧€。測量電路如下：圖2圖2二極管反向伏安特性測量線路mA限流電阻箱開始時(shí)處于5000Ω位電源約1V圖1二極管正向伏安特性測量線路mA限流電阻箱開始時(shí)處于5000Ω位電源約1VVVmA限流電阻箱開始時(shí)處于5000Ω位電源約1VVmA限流電阻箱開始時(shí)處于5000Ω位電源約1VV(a)mA表外接(a)mA表內(nèi)接(a)mA表外接(a)mA表內(nèi)接2、Pn結(jié)正向壓降隨溫度變化的變化。Pn結(jié)溫度傳感器相對(duì)于其他溫度傳感器說，具有靈敏度高、線性好、熱響應(yīng)快、易于實(shí)現(xiàn)集成化等優(yōu)點(diǎn)。Pn結(jié)溫度傳感器的原理如下：Pn結(jié)正向壓降(VF)是正向電流(IF)和溫度(T)的函數(shù)：其中，e是電子電荷，k是波爾茲曼常數(shù)，B是與結(jié)面積、摻雜濃度有關(guān)與溫度無關(guān)的常數(shù)，r是常數(shù)（），T是絕對(duì)溫度，Vg(0)是絕對(duì)零度時(shí)Pn結(jié)材料的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)碾妱莶?。上式中有兩?xiàng)，線性項(xiàng)：非線性項(xiàng)：可以證明，在恒流供電情況下，當(dāng)溫度較高（室溫）時(shí)，Pn結(jié)的VF對(duì)T的依賴關(guān)系取決于線性項(xiàng)，即Pn結(jié)正向壓降隨溫度升高而線性下降，這就是Pn結(jié)測溫原理。在這次實(shí)驗(yàn)中，我們將測繪Pn結(jié)正向壓降隨溫度變化的曲線。四、實(shí)驗(yàn)儀器：1、儀器記錄改裝電表集成箱(電流表頭,標(biāo)準(zhǔn)電流表、標(biāo)準(zhǔn)電壓表、電阻箱，電源，單刀雙置開關(guān)，導(dǎo)線等)2、儀器使用實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（一）、電阻元件V-A特性實(shí)驗(yàn)儀的使用：（1）、在測量中電流不得大于20(mA).（二）、Pn結(jié)正向壓降特性實(shí)驗(yàn)儀的使用：（1）、儀器的連線較多，芯線較細(xì)，所以要注意使用，不可用力過猛。（2）、除加熱線無極性區(qū)別外，其余都有極性區(qū)別，連接時(shí)不要接反。特別注意，加熱線絕對(duì)不要接錯(cuò)位置，否則一定會(huì)損毀儀器的。（3）、加熱裝置溫度不要超過100oC,長期過熱使用，會(huì)造成連接線老化。（4）、使用完畢后切斷電源。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：.測定正向特性曲線依照?qǐng)D1，正確連接線路后，打開電源開關(guān)，將電源電壓調(diào)至最小，逐步減小限流電阻，直到毫安表顯示1.9999mA為止，記下相應(yīng)的電流和電壓。然后調(diào)節(jié)電源或限流電阻，將電壓表最后一位讀數(shù)調(diào)成0，記錄電壓，電流。以后按每降低0.010V測一次數(shù)據(jù)，直到伏特表的讀數(shù)為0.5500V為止。正向電流不用修正。2、測定反向特性曲線依照?qǐng)D2，正確連接線路后，接通線路開關(guān)，將電源電壓調(diào)至最大，逐步減小限流電阻，直到毫安表顯示1.9999mA為止，記下相應(yīng)的電流和電壓。然后調(diào)節(jié)電源電壓或者限流電阻，在將電流調(diào)節(jié)為1.8006，1.6006，1.4006、……….mA的情況下，記錄相應(yīng)的電壓；其中0.0006mA為伏特計(jì)的電流，記錄電流時(shí)應(yīng)該自行減去。3、測繪Pn結(jié)正向壓降隨溫度變化的曲線。（1）加熱裝置上共有兩組連接線，側(cè)向引出一組線，是加熱線，共有兩根芯線，與Pn結(jié)正向壓降特性實(shí)驗(yàn)儀面板上的“12”兩端子相連（可以不計(jì)正負(fù)），另一組從頂部引出，共六根芯線，其中兩根（其中一根是黃色）自成一組，是測溫信號(hào)線，黃色為正，黑色為負(fù)，與面板的“5”端子的正負(fù)相連（正負(fù)不能接錯(cuò)），另外四根和“8”，“9”端子的正負(fù)相連（正負(fù)不能接錯(cuò)）。（2）將控溫電流旋鈕旋到最小位置，打開測量儀的電源，記錄室溫TS;(3)按下“IF””鍵，將IF調(diào)到50微安；按下“VF”鍵，記錄VF，按下“△V”鍵，將△V調(diào)到零。（4）將加熱電流調(diào)到350mA，觀測△V的變化，△V每改變10mv讀取一組△V、T值，直至溫度達(dá)到100oC為止。六、數(shù)據(jù)記錄：二極管的正向特性端電壓V/V0.50.580.630.660.690.710.73I/mA（外接）0.00090.01590.08710.21930.52080.9121.5831I/mA（內(nèi)接）0.01730.07650.15340.26640.31680.4671端電壓V/V0.740.750.760.770.780.80.81I/mA（外接）2.1012.7723.654.8196.35510.87715.93I/mA（內(nèi)接）0.52530.58910.65440.72020.78830.92911.0016端電壓V/V0.820.83I/mA（外接）18.8723.43I/mA（內(nèi)接）1.07591.1522、二極管的反向特性mA表外接時(shí)二極管的反向特性U/VI/mA1.99991.80061.60061.40061.20061.00060.80060.60060.40060.2006U/VI/mA0.10060.05060.02060.0106mA表內(nèi)接時(shí)二極管的反向特性U/VI/mA1.99991.80061.60061.40061.20061.00060.80060.60060.40060.2006U/VI/mA0.10060.05060.02060.01063、Pn結(jié)正向壓降隨溫度的變化實(shí)驗(yàn)室起始溫度：TS=℃工作電流：IF=μA起始溫度時(shí)的正向壓降VF=mv△V/mv0-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100T/℃△V/mv-110-120-130-140-150-160T/℃七、數(shù)據(jù)處理：1、利用以上測量數(shù)據(jù)，用坐標(biāo)紙分別作出晶體二極管的伏安特性曲線圖[正向，反向及內(nèi)接外接]；利用以上測量數(shù)據(jù)，坐標(biāo)紙作出Pn結(jié)正向壓降隨溫度變化的曲線圖。八、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1、晶體二極管無論加上正向電壓或者反向電壓，當(dāng)電壓小于一定數(shù)值時(shí)只能通過很小的電流，只有電壓大于一定數(shù)值時(shí)，才有較大的電流出現(xiàn)，相應(yīng)的電壓可以稱為導(dǎo)通電壓。2、正向?qū)妷盒?；反向?qū)妷海ㄓ址Q“擊穿電壓”，“耐壓”）較大；3、在恒流供電情況下，當(dāng)溫度較高（室溫）時(shí)，Pn結(jié)正向壓降隨溫度升高而線性下降。而且相應(yīng)速度很快，可以利用它測量溫度。九：問答題1、為什么反向伏安特性曲線要進(jìn)行電流修正?答：在反向時(shí)加在二極管兩端的電壓較大,這時(shí)流過福特表的電流與流過二極管的電流相比也較大.2、在上述實(shí)驗(yàn)中,為何要將電壓表內(nèi)接,若將電流表內(nèi)接有何不便?答：電壓表內(nèi)阻大,而電流表內(nèi)阻小,一旦二極管導(dǎo)通其內(nèi)阻很小,若將電流表內(nèi)接,則電流表內(nèi)阻分壓較大.3、在正向特性曲線中，為何要將電壓表的最后一位調(diào)為零？能否將反向特性曲線實(shí)驗(yàn)中的電壓表最后一位讀數(shù)都調(diào)為零？（結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回答）答：在正向特性曲線中，將電壓表的最后一位調(diào)為零是為了便于畫圖，無論圖的橫坐標(biāo)采用什么比例，這時(shí)電壓值都將出現(xiàn)在坐標(biāo)紙的方格線上。但若將反向特性曲線實(shí)驗(yàn)中的電壓表最后一位讀數(shù)都調(diào)為零，則可測數(shù)據(jù)不會(huì)超過4~5個(gè)，因?yàn)檎麠l曲線的有意義的電壓間隔不到0.04V，用4個(gè)數(shù)據(jù)畫的曲線不能反映真實(shí)特性，沒有什么意義。4、用伏安法測二極管的伏安特性曲線誤差主要在哪?誤差屬于系統(tǒng)誤差還是偶然誤差?答：誤差主要來自電流表(內(nèi)接)或電壓表(外接).屬于系統(tǒng)誤差.可修正.5、結(jié)合曲線及接線圖分析,測得的晶體二極管的正向，反向伏安特性曲線,在電壓相同情況下,為什么外接法的電流總大于內(nèi)接法?答:外接法的電流表測得的電流是流過二極管與電壓表之和,內(nèi)接法的電流表測得的電流是流過二極管的電流,同時(shí)內(nèi)接法的電流表內(nèi)阻