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电表的改装-设计性实验主讲教师:张国芳南阳师范学院 物理实验教学中心1、引导学生根据任务自己设计实验,体验自主探索与科学研究的过程,激发学生求知兴趣,培养学生基本的科学素养。2、拓展学生思路,提高学生解决实际问题的能力。3、培养学生的创新思维和创新能力。教学目标1、探索改装电表或扩大电表量程的原理和方法。2、实际观测并深刻领会电阻串联分压原理和并联分 流原理。3、自主设计实验,认识并分析现代信息测量技术的构成模块。实验任务及目的设计任务1:将一只5V的直流电压表改装成20V的直流电压表。设计任务2: 将一只100mA的电流表改装成15V的电压表。设计任务3: 自选仪器及参数,自主设计改装电表的实验。实验任务 1.电表与现代信息测量技术的联系是什么?2.电表改装的基本原理是什么?3.关键要解决什么问题? 4.如何选择改装所需的元器件,5.改装后的电表精度如何保障?思考问题表头指针偏转到满刻度时的电流,称为满度电流,记为 ,(此电流越小,表头灵敏度越高)。表头内线圈的电阻为Rg,称为表头内阻。在表头上并联一个分流电阻(见下图),让一部分电流从分流电阻上流过,而表头仍保持原来允许通过的最大电流,就可以把表头改装成能够测量较大电流的电流表。设计思路提示之一-半偏法设计思路提示之一-半偏法设表头改装后允许通过的最大电流为 ,因 与 并联,其上电压相等,根据欧姆定律有:于是得:令 则有:n为扩大量程的倍数。由此可知,只要在表头上并联一个电阻为 的分流电阻,即可将表头的电流量程扩大n倍。 可选仪器:大型示教电表(JO401型),标准电阻箱( BZ-21型),其它仪器:直流稳压电源(0-30V可连续调节)、滑线变阻器R2、多量程电流表(30-50-100mA)与电压表(5-15-35v)各1个,双刀开关1个,导线若干。选择5V的直流电压表通路板连接到示教电表,构成V1,作为要改装的电表,选择多量程的0.5级的电压表连接在35V的档位与V1并联,作为校正电表V2 ,选择滑线变阻器某值R2 (如160)作为保护负载,实验过程中可微调R2。设计思路提示之二-实验法实验步骤设计为: 1)如图连接电路:E为连续可调的直流电压源(0-30V),最初放在零输出,R1为电阻箱(0-99999.9),连接其最大值,6个旋转档全部放在9(其实对于20V的电压放在8或2之间都可以),使V1两端几乎处于断路状态。2)逐步增加电源的输出电压,使a、b两点间的电压达到20V,V2指针指向20V;设计思路提示之二-实验法3) 我们要做的是让V1的指针达到满偏,而由于阻值很大的R1与V1串联,使要改装的电表几乎处于断路状态,如何才能使其满偏呢?显然 只要不断减小R1的阻值就可以,当不断的调节电阻箱R1的值使V1满偏时,直接读R1的阻值,就找到了要串联的电阻值。 4) 不断的减小电源电压的输出,可以用表V2对表V1进行校正。设计思路提示之二-实验法1、电表扩程后是否改变了表头的电流量程和电压量程? 2、在20时校准的电表,在30 的环境中使 用,校准是否仍有效?3、试分析此实验改装的电表的误差来源? 思考题:课后调研:现代信息测量技术的若干成果与应用。
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