设计和组装欧姆表
【实验目的】
1. 初步培养学生根据实验要求，设计简单实验的独立工作能力。
2. 通过设计和组装欧姆表及其定标，使学生加深了解欧姆表的原理和结构，以便正确合理的使用
欧姆表。 【实验要求】
1． 将I g =1mA 的表头设计并组装成R ⨯100档的串、并式欧姆表。要求:1、“R ⨯100”档欧姆表的中值
电阻范围1000Ω≤R Z ≤1500Ω；2、所设计并组装的欧姆表在工作电源1. 30V ~1. 65V 范围能机械调零。
2． 在实验中调试出并式欧姆表限流电阻R 0和电源电压E min ~E max 的实验值。 3． 对并式欧姆表进行定标，并制作出欧姆表表盘。
4． 在实验中调试出串式欧姆表中值电阻R z 和电源电压E min ~E max 的实验值。
5． 测出“R ⨯100”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。 【原理的相关提示】 参见教材P 228-P 230 【仪器列表与已知条件】
DH4508型电表改装与校准实验仪简介
DH4508型电表改装与校准实验仪的已知参数：
Ig=1mA; Rg=155Ω；RG =300Ω；Rw=680Ω。
【设计举例】
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R z ，并计算出相应的限流电阻R 0的设计值和电源电压E min ~E max 调节范围的理论值。 1 、串式欧姆表⨯100Ω档的电路图见图
1：
图1 串式欧姆表电路图 图2 并式欧姆表电路图
设电池新时的电动势为E max ，寿命终了时的电动势为E min ，定标时的电动势为E 0，相应电
动势下的中值电阻分别记为R z max 、R z min 、R z 则有：
R z =
E 0
=1500Ω（理论值） I g
E max
（1） I g
R z max =R 0+R w +R g =
R z min =R 0+R g =
E min
（2） I g
由（1）、（2）式得∆E =E max -E min =R w ⨯I g =0. 68V 取E min =E 0-
∆E ∆E
=1. 5-0. 34=1. 16V ，则E max =E 0+=1. 5+0. 34=1. 84V 22
E min
-R g =1005Ω I g
由（2）式得：R 0=
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⨯100Ω档的电路图见图2：
设电池新时的电动势为E max ，寿命终了时的电动势为E min ，定标时的电动势为E 0，相应电动势下
的中值电阻分别记为R z max 、R z min 、R z 。
令Rz =1100Ω
E 0-I g R g E 0E 0-I g R g
=由I m =⇒R 0= (3) R z R 0E 0/R z
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E =E min
E min =I g R g +(
I g R g R G +R w
+I g ) R 0=1. 2973V
同理, 当调零电阻调到最小时，电源电压取得最大值E =E max
E max =I g R g +(
I g R g R G
+I g ) R 0=1. 6509V
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。 【设计步骤】
1. 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； 2. 根据选择的中值电阻计算出相应的限流电阻R 0和电源电压E min ~E max 调节范围的理论值； 3. 假设计算出来的电源电压E min ~E max 调节范围的理论值符合设计要求,则设计结束,否则应重复1、2步骤，直到所选择的中值电阻及计算出来的电源电压E min ~E max 调节范围的理论值符合设计要求。 4. 根据实验要求拟定实验步骤及实验表格，记录数据。
5. 对实验数据进行误差计算，绘制欧姆表表盘，并对结果进行讨论。 【安装与调试】
1． 在实验中调试出并式欧姆表限流电阻R 0和电源电压E min ~E max 的实验值。
按照前面设计的理论值，设置好相应的参数后，按图2接线，然后先调出R 0的实验值，具体调节方法如下：
先由半偏条件( R ) 改变调零电阻 R w 滑动触头位置, 再由满偏条件= R ( R x =0Ω )调整R 0 的值,经过若干个循环后,最终的R 0 值可同时满足满偏和中偏条件(注意:此调整方法若改变顺序,则调整最终不收敛)。
然后再分别调节出E min 和E max 的实验值，方法是：保持R 0的实验值不变，先让电源电源E 的初值为、R w 的阻值调到最大，然后慢慢增大电电压，直到表头满偏，0V，等测电阻R x =0Ω（即a、b两端短路）
此时电源电压的最终调节值即为E min 的实验值；同理根据E max 的实验条件也可调出其实验值。完成表1的测量数据。
x
Z
表1、对并式欧姆表实验参数测试(Rz= Ω)
参数 理论值 实验值 相对误差（%）
2． 对并式欧姆表进行定标，并制作出欧姆表表盘。
对实验1中，调出R 0的实验值后，让E=1.5V,分别令电阻箱R x =0、1⨯100、2⨯100、4⨯100Ω等 值按表2对并式欧姆表进行定标。
表2、并式欧姆表定标(E=1.5V)
R 0/Ω
E min /V
E max /V
R x /Ω(⨯100) N x /格(实测) N x /格(理论)
∞ 100 70 50 40 30 20 15 11 8 6 4 2 1 0
相对误差 (%)
3． 在实验中调试出串式欧姆表中值电阻R z 和电源电压E min ~E max 的实验值。
按照前面设计的理论值，设置好相应的参数后，按图1接线（注意：R 0的实验值即为设计值不需要、实验调整）。中值电阻R z 实验值的调节方法是：先让E=1.5V，待测电阻R x =0Ω（即a、b两端短路）调节电位器R w 直到表头满偏，然后保持电位器R w 位置不变，调节电阻箱R x 的阻值，直到表头半偏，此时电阻箱的最终调节值即为中值电阻R z 实验值；E min 和E max 的实验值的调节方法与并式欧姆表的类似。完成表3数据的测量。
表3、对串式欧姆表实验参数测试 (R 0= Ω)
参数 理论值 实验值 相对误差（%）
4． 测出“R ⨯100”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
Rz/Ω
E min /V
E max /V
的优劣。
并式欧姆表在E=1.35V时的中值电阻的调节方法是：对实验1中，调出R 0的实验值后，保持不变，让E=1.35V,待测电阻R x =0Ω（即a、b两端短路）、调节电位器R w 直到表头满偏，然后保持电位器R w 位置不变，调节电阻箱R x 的阻值，直到表头半偏，此时电阻箱的最终调节值即为E=1.35V时并式欧姆表中值电阻R z 实验值；同理串式欧姆表在E=1.35V时的中值电阻的调节方法与其在1.5时的方法类拟。完成表4数据的测量。
表4、1.35V时串、并式欧姆表中值电阻
组装形式
1.5V 时的中值电阻/Ω 1.35V 时的中值电阻/Ω 相对误差/%
【实验测量与分析】
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，并实测定标数据绘制出欧姆表表盘； 4、分析实验4中的数据，从而比较串式欧姆表与并式欧姆表的优劣性。 【注意事项】
1. 绘制欧姆表表盘时，可从实验中心网站下载空表盘图进行绘制或使用软件直接绘制。 2. 教材P 229中所说的“标准条件下”,指的是R 0实验值调节时电源电压E=1.5V。
串式欧姆表
并式欧姆表 1100