关于交流电表刻度盘刻度的讨论.docx

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1、关于交流电表刻度盘刻度的讨论在老师或学生手头具有的物理资料中，我们看到屡有关于交流电表刻度盘刻度不均匀的提法.至于交流电表刻度盘刻度是均匀与否，为什么会产生不均匀？中学教材都没有涉及，因此笔者认为对该问题有必要进行进一步的讨论.一、能否说交流电表刻度盘刻度都是不均匀的？这里我们应首先明确什么叫电表？所谓电表，通常是指测量电学量一一电流、电压、电阻、电能、电功率等的工具.从结构上分为：磁电式、电磁式、电动式、感应式等.从用途上分为：电流表、电压表、欧姆表、瓦特计、电度表等.它们有的只能测直流磁电式，有的只能测交流感应试，有的交、直流都可测电磁式.它们的表盘刻度有的是均匀的，有的是不均匀的，有的那

2、么是大致均匀的.但是，是否测交流的电表刻度盘刻度都不均匀，测直流的电表刻度盘刻度都均匀？不是.电工学知识指出，测直流的电表刻度盘未必均匀，如电磁式电压、电流表；测交流的电表刻度盘未必不均匀，如电动式瓦特计.对中学生来说，在实验室接触到的电表往往是很单一的磁电式电表.即便是用磁电式表头改装成的交流电压、电流表，其刻度盘刻度有的是均匀的，有的那么是不均匀的，也是不一样.照此看来，某些资料上笼统称交流电表刻度盘刻度是不均匀的，我们认为这种提法是片面的，容易引起学生对表盘刻度的误解，尤其不利于以后学生对大学课程的再接受.下边我们主要讨论一下学生经常使用的磁电式电表的刻度问题.二、磁电式交流电表刻度盘在

3、什么情况下刻度不均匀我们知道，磁电式表头只允许通过直流要测量交流，必须附加整流器件，将交流变为直流来测量.为一桥式整流电路.假设二极管为理想二极管，即反向电阻无穷大，正向电阻为零，那么整流电路便无电值.电工理论告诉我们，表头指针摆角与电流有效值I成正比.因为I与U成正比，所以与U也成正比.这样，表盘刻度应该是均匀的.事实上，整流二极管的正向电阻并非为零，设整流系统内阻为r,那么通值，那么I仍与U成正比，a与I仍成正比，表盘刻度还应是均匀的.但是，我们知道，二极管的伏安特性图象呈曲线，尤其是起始局部.这就是说，二极管的正向电阻并非是一定值，使得整流系统内阻r成为随电流电压变化而变化的变量.成正比

4、，于是电表刻度盘就不能刻成等分度的，量程越小，即U越小、I越小，二极管的非线性就越明显，表盘刻度分布就越不均匀.低量程交流电压表、电流表的表盘刻度都是不均匀的，就是这个道理.我们由二极管的特性曲线还可以看到，当电流大约大于IomA时，二极管便可认为进入线性区.当待测交流电流较大时，似乎对应的电表刻度盘刻度应该是均匀的，不过大量程交流电流表电路设计通常为二极管同表头串联再加分流电阻.我们知道，表头满偏电流Ig只不过在0.1mA左右.这就是说，二极管还是工作在非线性区，所以对较大量程交流电流表，通常其刻度盘刻度仍是不均匀的.三、磁电式交流电表刻度盘在什么情况下刻度是均匀的？假设将磁电式电表改装成较

5、大量程的交流电压表，通常所采用的电路是二极管仍与表头串联，R为分压电阻，其值R远大于二极管的正向电阻r.在表头指针满偏的限度内，对错二极管来说正向压降只在0.2V左右.假设待测电压是IOV,二极管分压只占2%左右；假设待测电压是50V,二极管分压只占0.4%左右，此时二极管上损失的压降就微缺乏道了.我们从常用万用表刻度盘上看到，对IoV交流挡，起始刻度不均匀，就是因为二极管的正向压降的影响所致；后边的刻度根本均匀，是因为二极管的正向压降影响已很小了.到50V以上较大交流挡时，二极管的正向压降影响就根本显示不出来，整个表盘刻度就全部是均匀的了.假设再附设另外的电路，就可以使交、直流共同使用一个刻度.这就是说，电磁电式电表改装的较大量程交流伏特表刻度盘刻度是均匀的.最后需要补充说明一点，我们对上述关于电表刻度盘刻度的讨论，不应看得很绝对，对不同情况还应区别对待.有的表内加装了其它装置，如电流互感器或其它电子电路等，可以大大削弱二极管的非线性影响，使刻度盘刻度由不均匀变得根本均匀或完全均匀.当然，这又是另一方面的问题了.