关于欧姆计的最佳分辨角求证

摘 要:从全电路欧姆定律出发,对欧姆计量程中段的精确测量范围作出了定量的分析和证明:如果欧姆计的满量程偏转角度为90°,则其中间的精确测量范围约为46°。

关键词:电路;分辨率;分界点

本文定量地分析和求证了欧姆计刻度中段的精确范围,并证明了这是个普适量,适用于任何动圈式欧姆计。

1由全电路欧姆定律建立i(r,r*)函数

欧姆计的基本电路如图1所示,ii为表头满量程电流,ri为表头内阻,i为通过表头的实际电流,r是被测电阻,r′决定电阻档,r″确定电阻零值,i′为通过r′的电流。

当调零值(r=0)时

将r1缩小为十分之一,并换档到r×100,指针角度不变,即i不变,rr*不变,即:

将r1缩小为百分之一,并换档到r×10,i不变,rr*不变,即:

2作出i(r,r*)图象,讨论分辨率di/dr

因为表头指针偏转角度θ与i成正比,即θ=ki,指针偏转对r的分辨率为dθ/dr=kdi/dr,k是常数,所以就以di/dr表示分辨率。测量电阻选择电阻档,其实就是根据被测电阻阻值选择不同的r*线(见图2),使得|di/dr|数值最大。由图2可见:

3确定两个分界点

当指针偏转大于右分界点时,也就是i>iβ时,应减小电阻档;当指针偏转小于左分界点时,即i<iα时,应加大电阻档,这样就能提高测量精度。

现在将iα、iβ转化为对应的角度α、β。

动圈式电表的偏转角θ=ki,满量程的指针偏转一般为90°,则其比例关系为:

4结论

1)由式(6)、式(7)可见,α、β仅与表头的满量程角度有关,与电路的其他参数无关,所以,α、β具有普适性(见图3)。如果满量程角度为90°,则指针偏转在中间约46°内为精确测量范围,两边各约22°范围的精度较差,电阻档的选择应以此为根据,经常需要测电阻者可在表面上定出记号,建议厂家也作两个记号。

可见,ε扩大10倍,r/ε相当于被测电阻减少10倍,而读数则按r×10000读,α、β同前讨论完全相同。
参考文献

[1] 胡盘新.大学物理手册[m].上海交通大学出版社,1999.

[2] 贺才兴.大学数学手册[m].上海交通大学出版社,1999.

[3] 郑凤翼.电工仪表与测量[m].人民邮电出版社,1999.

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计