實(shí)驗(yàn)內(nèi)容電阻、電感、電容的測(cè)量指導(dǎo)教師

1、電阻、電感、電容的測(cè)量一、目的1、學(xué)習(xí)使用兆歐表。2、學(xué)習(xí)萬(wàn)用表的工作原理。3、學(xué)習(xí)使用肓流電橋，萬(wàn)用電橋。掌握謀差分析的計(jì)算方法。4、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電橋。二、原理（略）三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）直流毫安表1臺(tái)（2）直流單臂電橋1臺(tái)（3）直流雙臂電橋1臺(tái)（4）交流電橋 1臺(tái)1臺(tái)（5）兆歐表（6）電阻箱41臺(tái)（7）實(shí)驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、直流單電橋測(cè)量電阻 將檢流計(jì)調(diào)零，使其機(jī)械指零。 將300的電阻接在qj23型肓流單電橋上的兩個(gè)接線柱上，選擇適當(dāng)?shù)谋容^臂， 各檔充分利用，以提高測(cè)量的精度，選用x0.01檔 調(diào)節(jié)“比較臂”的電阻為3000。 按下電源按鈕b并鎖住，按下按鈕g,若指針向正的方向

2、偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)加大比較臂電阻，反z,則應(yīng)減小電阻，直流檢流計(jì)指針為零，說(shuō)明此時(shí)電橋平衡，記下比較臂的電阻值。 分別將按鈕g、b放松，將30q電阻換為510、510g、200q,重復(fù)以上步驟， 數(shù)據(jù)見(jiàn)表k表1、直流單電橋被測(cè)電阻標(biāo) 稱值（g）比例臂比較臂測(cè)量值絕對(duì)誤差ehm相對(duì)誤差r侖 x100%300.01302130.21±0.0620.062%515102002、直流雙電橋測(cè)量電阻 在直流雙電橋底部裝入電池，并將被測(cè)電阻按電路圖接在電橋相應(yīng)的g、c2片、匚接線柱上 將開(kāi)關(guān)k扳到“開(kāi)”的位置，稍等片刻，調(diào)節(jié)指零儀指針，使其指零。 選擇雖程因索為xl,調(diào)節(jié)步進(jìn)盤(pán)讀數(shù)為0.04,調(diào)節(jié)指零儀

3、的靈敏度旋鈕，使其處于 最低位置， 按下按鈕g并鎖住，用手按住b,調(diào)節(jié)步進(jìn)盤(pán)和滑線盤(pán)讀數(shù)，調(diào)節(jié)指零儀的靈敏度 旋鈕，增加靈嫩度，使其指針為零，記下步進(jìn)盤(pán)和滑線盤(pán)的讀數(shù)。 選擇最程因素為xo.l, x0.01,重復(fù)步驟。數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。表2、直流雙電橋被測(cè)電阻標(biāo) 稱值（0）比例臂比較臂測(cè)量值絕對(duì)誤差elim相對(duì)誤差rr=x100%0.0410.047650.04765±0.00010.09%0.040.043、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電橋。用三個(gè)電阻箱，一個(gè)電流表，以及利用實(shí)驗(yàn)裝置上的直流穩(wěn)壓源組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電 橋。如圖1a、b、c和d是四個(gè)頂點(diǎn)，g是電流表，e是電源。心b兩點(diǎn)之間接有電源，

4、稱電源對(duì)角線；c、d兩點(diǎn)之間有接有檢流計(jì)，稱檢流計(jì)對(duì)角線。當(dāng)調(diào)節(jié)某個(gè)橋臂的電阻值（例如他）使電流表支路的電流ig = 0 r|jucd=o時(shí)，稱電橋“平衡”，且z. =/2j3=z4,可得i2r2 = i3r3=尺2尺4上式說(shuō)明電橋平衡時(shí)，電橋?qū)Ρ垭娮鑪積相等。 設(shè)r = rx，被測(cè)電阻rr為rx = r = -7?4在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1和2中的實(shí)際的電橋儀器線路屮，r2/ri的值是10n,提供了一個(gè)固定 的比例。所以勺和尺3又稱“比例臂”。尺4的值可以由零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié)，它的數(shù)值位數(shù)由 電橋的準(zhǔn)確度來(lái)決定，稱為“比較臂”。例如7?4 =12750時(shí)，/?2/心=1°，則 /?, =1.275

5、x109；當(dāng)心/心=0吋，/?, =127.50。實(shí)際:，位是通過(guò)比例勺/心比例與電阻心進(jìn)行比較。電橋準(zhǔn)確度主要山電阻勺、心和心的準(zhǔn)確度決定。4、交流電橋的使用。5、兆歐表的使用。五. 分析總結(jié)1、單電橋的誤差分析(結(jié)果填入表1):elim = ±(0.2 x 30.21 + 0.002)= ±0.062=|fxl 00% =牆 x 100% = 0.062%2、雙電橋的誤差分析(結(jié)果填入表2)：elim = ±0.2%(器 + 0.04765)= ±0.0001斤=埒罟 x 100% = 0.09%3、電橋是用來(lái)測(cè)量電卩fl、電感、電容的一種比較儀器。

6、電橋可分直流和交流電橋兩大類。 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，直流電橋又分為單臂電橋和雙臂電橋兩種。前者適用于測(cè)中值電阻(11()60),后者適用于測(cè)低值電阻(1g以下)。4、交流電橋的原理電路和平衡條件都與直流電橋相似，可、5、匕和g構(gòu)成四個(gè)橋臂。 其即j 一 $ z45當(dāng)電源為正弦交流吋，要上式成立必須滿足久 +03 =02+04可見(jiàn)交流電橋平衡的條件是:相對(duì)橋臂上阻抗的幅模乘積要相等;阻抗的幅角之和也要和等。六、回答思考題填空1、今用qj23a型直流單電橋測(cè)量電阻測(cè)出電阻的實(shí)際值為6.616q,問(wèn)比例臂的讀數(shù)應(yīng) 為 ,比較樺的讀數(shù)應(yīng)為。2、并聯(lián)支路電流:i|=10.0a=±2.0%,l2=20

7、.0a2 = ±4.0%,電路總電流 30.0a , nj能的最大相對(duì)誤差。3、測(cè)量電阻可用力用表、單臂電橋、雙臂電橋、伏安法、兆歐表、伏安法，如果要測(cè)罐以下電阻，問(wèn)用哪一種方法最適合、最方便。1、測(cè)量電機(jī)的繞組電阻；2、測(cè)量變壓器兩繞纟r間的絕緣漏電阻；3、測(cè)量某電橋橋臂的標(biāo)準(zhǔn)電阻；4、一般電了電路上使用的碳 膜電阻；5、照明電燈通電時(shí)的鈣絲電阻。附：兆歐表的介紹兆歐表俗稱搖表，它是專門(mén)用于測(cè)量電氣設(shè)備、供電線路絕緣電阻的一種便攜式儀表。1、兆歐表的結(jié)構(gòu)常用的兆歐表主要是由一只磁電系比率表和一臺(tái)手搖發(fā)電機(jī)組成。它的形式有兒種， 但基本結(jié)構(gòu)和工作原理是一樣的。圖219為比率型磁電系測(cè)

8、量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。固定部 分由永久磁鐵3、極掌4、鐵心5等部件組成。由于鐵心開(kāi)口，極掌與鐵心的形狀比較特殊, 因而鐵心與磁極間的氣隙中的磁場(chǎng)不均勻?；顒?dòng)部分有兩個(gè)可動(dòng)線圈1和2,它們彼此間相 交成一固定角度，并連同指針裝在同一轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)線圈中通有電流吋，其中一個(gè)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力 矩，另一個(gè)產(chǎn)生反作用力矩，當(dāng)轉(zhuǎn)矩平衡吋，指針6停留在穩(wěn)定的位置上。磁電系比率表沒(méi) 有產(chǎn)生反作用力矩的游絲，轉(zhuǎn)軸上雖然裝有導(dǎo)電絲，但不產(chǎn)生反作用力矩，只用來(lái)引導(dǎo)電流。圖 2-19兆歐表的手搖發(fā)電機(jī)一般為直流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)與整流電路配合的裝置，其容量很 小，但電壓卻很高，兆歐表以發(fā)電機(jī)的額定電壓來(lái)分類，其電壓冇500v、1

9、000v、2000v. 2500v、5000v等兒種。般發(fā)電機(jī)都設(shè)有離心調(diào)速裝置，以保證轉(zhuǎn)子能恒速轉(zhuǎn)動(dòng)。2、兆歐表的工作原理兆歐表的匚作原理如圖220所示。虛框內(nèi)表示兆歐表的內(nèi)部電路，測(cè)錄時(shí)被側(cè)絕緣電 阻接在兆歐表的“線”(l)與“地” (e)端子之間。整個(gè)電路由兩個(gè)冋路組成：一個(gè)是電 流回路，另一個(gè)是電壓冋路。電流回路從電源正端經(jīng)被測(cè)絕緣電阻rx .內(nèi)附電阻/?八、動(dòng) 圈1回到電源負(fù)端，電壓回路從電源正端經(jīng)內(nèi)附電w. rv 動(dòng)圈2回到電源負(fù)端。若手搖發(fā) 電機(jī)輸出一定的直流電壓u ,則在線圈1和線圈2中產(chǎn)生的電流分別為圖2-20兆歐表的測(cè)量原理接線圖i嚴(yán)r +ra+rx-亠/?2 + r,式中

10、&、r2動(dòng)圈1和2的內(nèi)阻。由于氣隙屮的磁場(chǎng)不均勻，所以線圈1所受到的力矩不僅與電流人有關(guān)，述與線圈所 在的位置即偏轉(zhuǎn)角q有關(guān)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為同理m?=匚氏式中久）、f2（a） m】、m2lja的關(guān)系函數(shù)，它們?nèi)Q于磁場(chǎng)的分布狀態(tài)。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和反作用力矩“2方向相反，當(dāng)m = m2吋，指針停在平衡位置，此吋ljaci) = l2f2a)因而可得12 人(a)-厶7?2 +他冷+心+心= f(rx)(2-13)式（213）表明，當(dāng)活動(dòng)部分處于平衡位置時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角。是兩線圈電流人、厶比值 的函數(shù)，所以這種型式的儀表又叫比率表。由于式中&、/?2、r，及r人都是常數(shù)，所以活 動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)

11、角q只與被測(cè)電阻/?x有關(guān)，它能直接反映被測(cè)電阻/?x的大小。當(dāng)被測(cè)電m/?x=o,即“線”與“地”兩端子短接時(shí)，電流回路的電流人最大，可動(dòng)部 分偏轉(zhuǎn)角也最大，使指針位于標(biāo)尺最右端。當(dāng)被測(cè)電阻rx=g，即“線”與“地”兩端子開(kāi)路時(shí)，電流回路的電流=0,活動(dòng)部 分在2作川下，指針偏轉(zhuǎn)到最左端。可見(jiàn)兆歐表的標(biāo)度尺為反向刻度。由式(213)可以得知，兆歐表的標(biāo)度尺刻度是不均勻的。從理論上講，兆歐表的測(cè)量 范圍為0，但實(shí)際上只有部分刻度能得到較為準(zhǔn)確的讀數(shù)，如050, 0100, 01000mg , i大i而技術(shù)耍求中一般要標(biāo)明兆歐表的準(zhǔn)確度范圍。測(cè)量過(guò)程中因受到手搖速度的影響，兆歐表內(nèi)手搖發(fā)電機(jī)的輸

12、出電壓會(huì)有波動(dòng)，因而兩 個(gè)線圈中的電流也會(huì)發(fā)牛變化，但兩個(gè)電流的比值卻保持不變，所以指針的偏轉(zhuǎn)角也保持不 變。另外，由于兆歐表沒(méi)有產(chǎn)生反作用力矩的游絲，所以使用前指針可以停即在標(biāo)度尺的任 意位置上。這是比率表的兩個(gè)特點(diǎn)。3、兆歐表的選擇選用兆歐表時(shí)，其額定電壓要與被測(cè)設(shè)備的工作電壓相對(duì)應(yīng)，見(jiàn)表21。對(duì)于電壓較高 的電氣設(shè)備，必須使用額定電壓較高的兆歐表去測(cè)最，否則測(cè)最結(jié)果不能正確反映被測(cè)設(shè)備 在工作電壓下的絕緣電阻；而對(duì)于低壓電力設(shè)備，則不能用額定電壓較高的兆歐表去測(cè)量, 否則容易在測(cè)量時(shí)損壞被測(cè)設(shè)備的絕緣。另外，兆歐表的測(cè)量范圍也要與被測(cè)絕緣電阻的范圍相吻合。各種型號(hào)的兆歐表在不同 的測(cè)量電

13、壓下有不同的測(cè)量范圍，如zc11e型兆歐表為多量程的兆歐表，額定電壓為1000v 吋，測(cè)量范圍為0-1000mq；額定電壓為500v吋，測(cè)量范囤為0500mq；額定電壓為 250v時(shí)，測(cè)量范圍為0-250mqo選用的兆歐表的測(cè)量范圍，不應(yīng)超過(guò)絕緣電阻值過(guò)大， 否則將會(huì)讀數(shù)產(chǎn)生較人課差。表21兆歐表電壓等級(jí)選擇測(cè)試對(duì)彖被測(cè)設(shè)備的額定 電壓(v)所選兆歐表的額定 電壓(v)線圈的絕緣電阻500以下500500以上1000電丿j變壓器、電機(jī)繞組的絕緣電阻500以上10002500發(fā)電機(jī)繞纟r的絕緣電阻500以下1000電氣設(shè)備絕緣電阻500以下500-1000500以上2500絕緣了25005000

14、母線、隔離開(kāi)關(guān)250050004、兆歐表的使用使用兆歐表時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以f事項(xiàng)：(1) 測(cè)量前必須將電氣設(shè)備的電源切斷，并對(duì)貝有大電容的設(shè)備，如輸電線路、高壓 電容器等進(jìn)行放電。用兆歐表測(cè)量過(guò)的電氣設(shè)備，也可能帶有殘余電壓，測(cè)量后應(yīng)及時(shí)放電。(2) 測(cè)量前應(yīng)對(duì)兆歐表進(jìn)行檢查，當(dāng)兆歐表接線端開(kāi)路時(shí)，搖動(dòng)搖柄至額定轉(zhuǎn)速 (120r/min),指針應(yīng)指在“ 00 ”；接線端短路時(shí),緩慢搖動(dòng)搖柄,指針應(yīng)指在“0”。(3) 測(cè)量時(shí)應(yīng)正確接線。兆歐表一般有三個(gè)接線柱，分別標(biāo)有“線”(l)、“地”(e) 和“屏”(g)。在進(jìn)行一般測(cè)量時(shí)，只要將被測(cè)絕緣電阻接在l和ez間即可。例如測(cè)量電 機(jī)繞組的絕緣電阻時(shí)，將

15、繞組的接線端接在lt,機(jī)殼接到e上。對(duì)表面不干凈或潮濕的 對(duì)彖進(jìn)行測(cè)量時(shí)，因?yàn)榻^緣體表面冇泄歸電流人，它將與通過(guò)絕緣體的電流人一起通過(guò)線 圈1,所以此時(shí)測(cè)出的電阻包括表面電阻和內(nèi)部絕緣電阻兩部分，為了準(zhǔn)確測(cè)出材料的內(nèi)部 絕緣電阻，就必須使用g接線柱。圖2-21為測(cè)量線芯與外皮之間的電纜絕緣電阻時(shí)的接線圖。測(cè)量時(shí)在電纜的絕緣表面 加一個(gè)保護(hù)環(huán)，并接至g端鈕，這樣表面電流厶便不經(jīng)過(guò)動(dòng)圈1，而是沿電纜表皮、經(jīng)e 端流回發(fā)電機(jī)負(fù)極；而測(cè)試電流乙山發(fā)電機(jī)正極、經(jīng)過(guò)動(dòng)圈后從l端流出，再沿線芯、絕 緣層流回到發(fā)電機(jī)負(fù)端，從而消除了表面電流的影響。圖 2-21（4）測(cè)量時(shí)手搖發(fā)電機(jī)應(yīng)保持勻速，不可忽快忽慢而使指針不停地?fù)u擺，其速度應(yīng)盡 量在規(guī)定的范圍之內(nèi)，一般為120r/mino讀數(shù)時(shí)，一般以lmin以后的讀數(shù)為準(zhǔn)。若遇電容 較大的被測(cè)物時(shí)，可等指針?lè)€(wěn)定不變時(shí)再讀數(shù)。（5）測(cè)最完畢后，