實(shí)驗(yàn)一工程實(shí)際中基本電工儀表的使用及測(cè)量誤差的計(jì)算

1、實(shí)驗(yàn)一：工程實(shí)際中基本電工儀表的使用及測(cè)量誤差的計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各類(lèi)電源及各類(lèi)測(cè)量?jī)x表的布局和使用方法；掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測(cè)量方法；熟悉工程實(shí)際中電工儀表測(cè)量誤差的計(jì)算方法。二、原理說(shuō)明：為了準(zhǔn)確地測(cè)量電路中實(shí)際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會(huì)改變被測(cè)電路的工作狀態(tài)。這就要求電壓表的內(nèi)阻為無(wú)窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實(shí)際使用的指針式電工儀表都不能滿(mǎn)足上述要求。因此，當(dāng)測(cè)量?jī)x表一旦接入電路，就會(huì)改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)際值之間出現(xiàn)誤差。誤差的大小與儀表本身內(nèi)阻的大小密切相關(guān)。只要測(cè)出儀表的內(nèi)阻，即可計(jì)算出由其產(chǎn)生的測(cè)量誤差

2、。以下介紹幾種測(cè)量指針式儀表內(nèi)阻的方法。用“分流法”測(cè)量電流表的內(nèi)阻如圖11所示。A為被測(cè)內(nèi)阻（Ra）的電流表。測(cè)量時(shí)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)電流源的輸出電流I使A表指針滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)；然后合上開(kāi)關(guān)S,并保持I值不變，調(diào)節(jié)電阻箱Rb的電阻值,使電流表的指針指在1/2滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)位置，此時(shí)有Ia=Is=I/2.Ra=RbR1RahrIsR1<D;可調(diào)電流源圖11用“分壓法”測(cè)量電壓表的內(nèi)阻如圖12所示。V為被測(cè)內(nèi)阻(Rv)的電壓表。測(cè)量時(shí)先將開(kāi)關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)；然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)Rb使電壓表V的指示值減半。此時(shí)有：Rv=Rb+Ri電壓表的靈敏度為：S=Rv/U(

3、Q/V)SRv/號(hào)RbRi+可調(diào)電壓源儀表內(nèi)阻引起的測(cè)量誤差(通常稱(chēng)之為方法誤差，而儀表本身結(jié)構(gòu)引起的誤差稱(chēng)之為儀表的基本誤差)的分析(1)以圖13所示為例，Ri上的電壓為Uri=RiR1+R2U,若R1=R2，貝uUr1=U?，F(xiàn)用一內(nèi)阻為Rv的電壓表來(lái)測(cè)量Ur1值，當(dāng)Rv與R并聯(lián)后，Rab=RvR1Rv+R1來(lái)替代上式中的R，則得RvR1Rv+R1RvRRv+R1+R2絕對(duì)誤差為U=U/r1Ur1=U(RvR1Rv+R1RvR1Rv+R1+R2R1R1+R2)2R1R2U簡(jiǎn)化后得u=1R2URv(R12+2R1R2+R22)+R1R2(R1+R2)若R1=R2=Rv，則得U=U/6,，一、，

4、U/r1Ur1U/6Ur1相對(duì)誤差U%=uR1R1x100%=x100%=33%U/2圖13由此可見(jiàn)當(dāng)電壓表內(nèi)阻與被測(cè)電路的電阻接近時(shí)，測(cè)量的誤差是非常大的。（2）伏安法測(cè)電阻：測(cè)出流過(guò)電阻Rx的電流Ir及其兩端的電壓降Ur,則其電阻值Rx=Ur/Ir。實(shí)際測(cè)量時(shí)，有兩種測(cè)量電路如圖14（a）、（b）圖14由線(xiàn)路（a）可知，當(dāng)Rx<<Rv時(shí)Rv的分流作用才可忽略不計(jì)，A的讀數(shù)接近實(shí)際流過(guò)電阻Rx的電流值；這種接法稱(chēng)為電壓表后接（電流表內(nèi)接）一一適于測(cè)量小電阻。由線(xiàn)路(b)可知，當(dāng)Rx>>Ra時(shí)Ra的分壓作用才可忽略不計(jì)，V的讀數(shù)接近電阻Rx兩端的電壓值；這種接法稱(chēng)為電壓

5、表前接(電流表外接)適于測(cè)量大電阻。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：參見(jiàn)表一'表序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1r可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V二路DG042可調(diào)恒流源0500mA1DG043指針式萬(wàn)用表MF-47或其他14可調(diào)電阻箱09999.9Q1DG095電阻器按需選擇DG09四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：根據(jù)“分流法”原理測(cè)定指針式萬(wàn)用表(MF-47型或其他型號(hào))直流電流0.5mA和5mA檔量限的內(nèi)阻。線(xiàn)路如圖11所示。Rb可選用DG09中的電阻箱(下同)。測(cè)量數(shù)據(jù)填入表二。表二被測(cè)電流表量限S斷開(kāi)時(shí)的表讀數(shù)(mA)S閉合時(shí)的表讀數(shù)(mA)Rb(Q)Ri(Q)計(jì)算內(nèi)阻Ra(Q)0.5mA5mA2.根據(jù)“分壓法”原理按圖1

6、2接線(xiàn)，測(cè)定指針式萬(wàn)用表直流電壓2.5V和10V檔量限的內(nèi)阻。測(cè)量數(shù)據(jù)填入表三。表三被測(cè)電壓表里限S閉合時(shí)表讀數(shù)(V)S斷開(kāi)時(shí)表讀數(shù)(V)Rb(KQ)R1(KQ)計(jì)算內(nèi)阻Rv(KQ)S(Q/V)2.用指針式萬(wàn)用表直流電壓10V檔量程測(cè)量圖13電路中R1上的電壓U'R1之值，并計(jì)算測(cè)量的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。填入表四中。表四UR2R1R10V(KQ)計(jì)算值UR1（V）實(shí)測(cè)值U/R1（V）絕對(duì)誤差U相對(duì)誤差（U/U）x%12V10KQ50KQ五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng):1. 在開(kāi)啟DG04掛箱的電源開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將兩路電壓源的輸出調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至最?。鏁r(shí)針旋到底），并將恒流源的輸出粗調(diào)旋鈕撥到2mA檔，輸出

7、細(xì)調(diào)旋鈕應(yīng)調(diào)至最小。接通電源后，再根據(jù)需要緩慢調(diào)節(jié)。2. 當(dāng)恒流源輸出端接有負(fù)載時(shí)，如果需要將其粗調(diào)旋鈕由低檔位向高檔位切換時(shí)，必須先將其細(xì)調(diào)旋鈕調(diào)至最小。否則輸出電流會(huì)突增，可能會(huì)損壞外接器件。3. 電壓表應(yīng)與被測(cè)電路并接，電流表應(yīng)與被測(cè)電路串接，并且都要注意正、負(fù)極性與量程的合理選擇。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、2中，Ri的取值應(yīng)與Rb相近。5. 實(shí)驗(yàn)僅測(cè)試指針式儀表的內(nèi)阻。由于所選指針表的型號(hào)不同，本實(shí)驗(yàn)中所列的電流、電壓量程及選用的Rb、Ri等均會(huì)不同。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選定表型自行確定。六、思考題：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1和2,若已求出0.5mA檔和2.5V檔的內(nèi)阻，可否直接計(jì)算得出5mA和10V檔的內(nèi)阻？1. 用量程為10A的電流表測(cè)實(shí)際值為8