實驗一工程實際中基本電工儀表的使用及測量誤差的計算

1、實驗一：工程實際中基本電工儀表的使用及測量誤差的計算一、實驗?zāi)康模?. 熟悉實驗臺上各類電源及各類測量儀表的布局和使用方法；掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測量方法；熟悉工程實際中電工儀表測量誤差的計算方法。二、原理說明：為了準確地測量電路中實際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會改變被測電路的工作狀態(tài)。這就要求電壓表的內(nèi)阻為無窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實際使用的指針式電工儀表都不能滿足上述要求。因此，當(dāng)測量儀表一旦接入電路，就會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)。只要測出儀表的內(nèi)阻，即可計算出由其產(chǎn)生的測量誤差

2、。以下介紹幾種測量指針式儀表內(nèi)阻的方法。用“分流法”測量電流表的內(nèi)阻如圖11所示。A為被測內(nèi)阻（Ra）的電流表。測量時先斷開開關(guān)S,調(diào)節(jié)電流源的輸出電流I使A表指針滿偏轉(zhuǎn)；然后合上開關(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滿偏轉(zhuǎn)位置，此時有Ia=Is=I/2.Ra=RbR1RahrIsR1<D;可調(diào)電流源圖11用“分壓法”測量電壓表的內(nèi)阻如圖12所示。V為被測內(nèi)阻(Rv)的電壓表。測量時先將開關(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的指針為滿偏轉(zhuǎn)；然后斷開開關(guān)S,調(diào)節(jié)Rb使電壓表V的指示值減半。此時有：Rv=Rb+Ri電壓表的靈敏度為：S=Rv/U(

3、Q/V)SRv/號RbRi+可調(diào)電壓源儀表內(nèi)阻引起的測量誤差(通常稱之為方法誤差，而儀表本身結(jié)構(gòu)引起的誤差稱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。現(xiàn)用一內(nèi)阻為Rv的電壓表來測量Ur1值，當(dāng)Rv與R并聯(lián)后，Rab=RvR1Rv+R1來替代上式中的R，則得RvR1Rv+R1RvRRv+R1+R2絕對誤差為U=U/r1Ur1=U(RvR1Rv+R1RvR1Rv+R1+R2R1R1+R2)2R1R2U簡化后得u=1R2URv(R12+2R1R2+R22)+R1R2(R1+R2)若R1=R2=Rv，則得U=U/6,，一、，

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

5、表前接(電流表外接)適于測量大電阻。三、實驗設(shè)備：參見表一'表序號名稱型號與規(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、實驗內(nèi)容：根據(jù)“分流法”原理測定指針式萬用表(MF-47型或其他型號)直流電流0.5mA和5mA檔量限的內(nèi)阻。線路如圖11所示。Rb可選用DG09中的電阻箱(下同)。測量數(shù)據(jù)填入表二。表二被測電流表量限S斷開時的表讀數(shù)(mA)S閉合時的表讀數(shù)(mA)Rb(Q)Ri(Q)計算內(nèi)阻Ra(Q)0.5mA5mA2.根據(jù)“分壓法”原理按圖1

6、2接線，測定指針式萬用表直流電壓2.5V和10V檔量限的內(nèi)阻。測量數(shù)據(jù)填入表三。表三被測電壓表里限S閉合時表讀數(shù)(V)S斷開時表讀數(shù)(V)Rb(KQ)R1(KQ)計算內(nèi)阻Rv(KQ)S(Q/V)2.用指針式萬用表直流電壓10V檔量程測量圖13電路中R1上的電壓U'R1之值，并計算測量的絕對誤差與相對誤差。填入表四中。表四UR2R1R10V(KQ)計算值UR1（V）實測值U/R1（V）絕對誤差U相對誤差（U/U）x%12V10KQ50KQ五、實驗注意事項:1. 在開啟DG04掛箱的電源開關(guān)前，應(yīng)將兩路電壓源的輸出調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至最小（逆時針旋到底），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載時，如果需要將其粗調(diào)旋鈕由低檔位向高檔位切換時，必須先將其細調(diào)旋鈕調(diào)至最小。否則輸出電流會突增，可能會損壞外接器件。3. 電壓表應(yīng)與被測電路并接，電流表應(yīng)與被測電路串接，并且都要注意正、負極性與量程的合理選擇。4. 實驗內(nèi)容1、2中，Ri的取值應(yīng)與Rb相近。5. 實驗僅測試指針式儀表的內(nèi)阻。由于所選指針表的型號不同，本實驗中所列的電流、電壓量程及選用的Rb、Ri等均會不同。實驗時應(yīng)選定表型自行確定。六、思考題：1.根據(jù)實驗內(nèi)容1和2,若已求出0.5mA檔和2.5V檔的內(nèi)阻，可否直接計算得出5mA和10V檔的內(nèi)阻？1. 用量程為10A的電流表測實際值為8