北京学区房
实验目的
本次实验旨在通过对电流表和电压表的改装，深入理解电表的工作原理，掌握表头的参数测定方法，并学会如何利用分流电阻和分压电阻扩展电表的量程。同时，培养实验技能，提高数据处理和分析能力。
实验原理
所有模拟式电表的核心部件都是表头，本质上是一个灵敏的电流表。电流表的改装是通过并联一个适当的分流电阻，使大部分电流绕过表头，从而扩大电流表的量程。电压表的改装则是通过串联一个分压电阻，使大部分电压降落在分压电阻上，从而扩大电压表的量程。
电流表的改装原理：
设表头的满偏电流为 Ig，内阻为 Rg，要改装成满偏电流为 I 的电流表，所需并联的分流电阻 Rsh 满足：
Ig Rg = ( I - Ig ) Rsh
因此，Rsh = Ig Rg / ( I - Ig )
电压表的改装原理：
设表头的满偏电流为 Ig，内阻为 Rg，要改装成满偏电压为 V 的电压表，所需串联的分压电阻 Rs 满足：
V = Ig ( Rg + Rs )
因此，Rs = (V / Ig) - Rg
实验器材
表头（待改装的电流表头）
标准电流表
标准电压表
直流稳压电源
滑动变阻器
电阻箱
待测电阻
导线若干
开关
万用表
实验步骤
1. 表头参数的测定：首先，使用半偏法粗略测量表头的内阻 Rg 。然后，连接实验电路，逐步调整滑动变阻器，使表头指针达到满偏，记录此时标准电流表的读数，即为表头的满偏电流 Ig。最后用伏安法精确测量Rg。
2. 电流表的改装：根据实验原理，计算出需要并联的分流电阻 Rsh 的阻值。选择接近计算值的固定电阻，将该电阻与表头并联。连接实验电路，与标准电流表进行校准。如果误差较大，可以通过微调分流电阻的阻值进行修正。
3. 电压表的改装：根据实验原理，计算出需要串联的分压电阻 Rs 的阻值。选择接近计算值的固定电阻，将该电阻与表头串联。连接实验电路，与标准电压表进行校准。如果误差较大，可以通过微调分压电阻的阻值进行修正。
4. 电流表量程的扩展：在已经改装好的电流表基础上，再次并联分流电阻，使其量程扩大。重复上述校准步骤。
5. 电压表量程的扩展：在已经改装好的电压表基础上，再次串联分压电阻，使其量程扩大。重复上述校准步骤。
实验数据记录与处理
（以下为示例数据，实际实验数据需根据实际情况填写）
| 项目 | 实验步骤 | 数据 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 表头参数 | 半偏法测Rg | 500 | Ω |
| | 伏安法测Rg | 505 | Ω |
| | 测 Ig | 1 | mA |
| 电流表改装 | 量程：0-10 mA，计算 Rsh | 55.6 | Ω |
| | 实际 Rsh | 56 | Ω |
| | 校准后误差 | 0.1 | mA |
| 电压表改装 | 量程：0-5 V，计算 Rs | 4500 | Ω |
| | 实际 Rs | 4500 | Ω |
| | 校准后误差 | 0.05 | V |
| 电流表量程扩展 | 量程：0-100 mA，计算 Rsh2 | 5.6 | Ω |
| | 实际 Rsh2 | 5.6 | Ω |
| | 校准后误差 | 0.5 | mA |
| 电压表量程扩展 | 量程：0-10 V，计算 Rs2 | 5000 | Ω |
| | 实际 Rs2 | 5000 | Ω |
| | 校准后误差 | 0.1 | V |
数据处理：计算相对误差，绘制校准曲线，分析误差来源。例如，相对误差的计算公式为：
相对误差 = (|测量值 - 标准值| / 标准值) 100%
误差分析
实验过程中可能存在以下误差：
表头参数测定误差：半偏法测量内阻存在一定误差，伏安法精度取决于电流表和电压表的精度。
电阻选择误差：实际选择的电阻可能与计算值存在偏差。
读数误差：在读取电表读数时，可能存在人为误差。
仪器误差：标准电流表和标准电压表本身存在一定的精度误差。
连接导线带来的阻值误差，特别是在低阻值分流电阻的连接中，可能造成较大影响
为减小误差，可以采用以下措施：选择精度更高的测量仪器，多次测量取平均值，尽可能选择与计算值接近的电阻，使用更短更粗的导线减少导线电阻的影响。
实验结论
通过本次实验，我们成功地将一个电流表头改装成了不同量程的电流表和电压表，验证了电表改装的原理，掌握了分流电阻和分压电阻的计算方法，并了解了误差来源和减小误差的方法。实验结果与理论分析基本一致，表明电表的改装是可行的，并且可以通过精确的计算和校准，得到精度较高的电表。 此外，本次实验也让我们更深入地理解了电表的工作原理，为后续学习和研究电学知识打下了坚实的基础。 我们通过不断改进实验方法，也提高了自身的实验技能和数据处理能力。
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