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常用电工仪表的使用与测量误差的计算 1、了解仪表内阻、准确度等对测量结果的影响,理解测量误差的概念,掌握测量误差 的计算方法及测量结果的分析。 2、掌握常用电工测量仪表的使用方法。 3、掌握直流电压源的使用。 4、掌握仪表内阻的测试方法
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3.1
常用电工仪表的使用与测量误差的计算
一、实验目的
1、了解仪表内阻、准确度等对测量结果的影响,理解测量误差的概念,掌握测量误差
的计算方法及测量结果的分析。
2、掌握常用电工测量仪表的使用方法。
3、掌握直流电压源的使用。
4、掌握仪表内阻的测试方法。
二、实验原理
电压表和电流表都是常用的基本电工测量仪表。由于每块仪表的精度(准确度)、量限、
内阻均不相同,故用来测量同一被测量时,其测量结果是不同的;即使对同一块仪表,选用
的档位不同,读数也会有差别。同时,由于仪表不是理想电表,在接入电路时,与被测对象
的连接方法不同,也可能导致测量结果存在差异。因此在进行测量时必须根据被测量的大小,
选用合适的仪表和仪表档位并进行正确的连接以使得测量结果更准确。
电压表和电流表的内阻一般在表头上标出或可以通过查阅说明书获得。用实验的方法也
可以测出电压表和电流表的内阻。分压法测电压表内阻的电路如图 3.1 所示,其中 R 为阻值
已知的精密电阻。设电压表的内阻为 R
V
,开关闭合时电压表的读数为 U
1
,开关打开后电压
表的读数为 U
2
,则根据分压原理有:
V
K
R
+
-
U
s
图3.1 分压法测电压表内阻
V
2 s
V
R
U = U
R + R
,且
s 1
U U
=
因此可求得电压表的内阻为:
2
V
1 2
U
R R
U U
=
−
分流法测量电流表内阻的电路如图 3.2 所示。设电流表的内阻为 R
A
,开关闭合时电流
表的读数为 I
2
,开关打开后电流表的读数为 I
1
,则根据分流原理有:
2 s
A
R
I I
R R
=
+
,且
s 1
I I
=
因此可求得电流表的内阻为:
1 2
A
2
I - I
R = R
I
三、实验内容
1
、采用不同电表测量同一电压。
按照图 3.3 所示电路连线,其中 9V 电压可用可调直流稳压电源输出。分别采用 C46-V
型电压表、MF-47 型三用表和 UT52 型数字万用表测量图示电路中 ab 两端的电压 U
ab
。要求:
① 在表 3.1 中记录仪表的准确度等级、所选量程以及内阻。
② 将不同仪表测得的 U
ab
记录在表 3.1 中。
③ 计算出不同仪表测量的相对误差。
Ω
1k
2k
Ω
a
b
9V
表 3.1 电压测量数据
仪表
项目
C46-V 型
直流电压表
MF-47 型
三用表
UT52 型
数字万用表
仪表准确度等级
量程(V)
仪表内阻(Ω)
测量值(V)
U
ab
理论值(V)
相对误差%
2
、测量电路的功率
用 C46-V 直流电压表和 C46-mA 直流毫安表测量图 3.4 所示电路的总功率。
① 先计算出电路功率的理论值。
② 分别记录下两个电路中电压表和电流表的读数,并计算出功率的测量值。
③ 计算出两种电路测量功率的相对误差,并比较其误差的大小,分析产生误差的原因。
1k
Ω
2k
Ω
9V
A
V
1k
Ω
2k
Ω
9V
A
V
3
、测量万用表电压档和电流档的内阻
分别用分压法和分流法测出 MF47 型指针式万用表直流 10V 电压档和直流 5mA 电流档
的内阻。
① 画出实验电路,并标明选用元件的参数。
② 将测量数据记录在表 3.2 中。
表
3.2 MF47
型万用表内阻测量数据
直流
10V
电压档
直流
10mA
电流档
U
1
/V
U
2
/V
R
/Ω
R
V
/Ω
I
1
/mA
I
2
/mA
R
/Ω
R
A
/Ω
③ 计算出电表的内阻,并与标称值进行比较分析。
四、预习要求
1、理解仪表准确度、仪表内阻、相对误差、绝对误差等概念,会计算绝对误差和相对
误差。
2、了解分压法和分流法测量仪表内阻的基本原理。
3、了解仪表内阻、准确度、接入方式等对测量结果的影响。
4、认真阅读仪器说明书,了解可调直流稳压电源、指针式电压表、电流表等常用电工
测量仪表的使用方法。
五、思考题
1、在实验内容 1 中,是不是仪表准确度等级越高,测量结果越精确?
2、在实验内容 2 中,两种接法所测得的电路的功率是否完全相同?原因何在?
3、在分压法测电压表内阻的实验中,为正确测出仪表内阻,所选精密电阻应满足什么
条件?实验过程中稳压电源的输出电压与所测仪表量程之间应该满足什么条件?
六、实验报告要求
1、实验报告内容完整,步骤清晰,电路参数标注清楚。
2、数据记录完整,测量结果要计算出相对误差,并进行误差分析。
3、根据实验内容 1 和内容 2 的实验结果,总结在进行测量时正确选择测量仪表的原则。
4、对实验过程进行简单总结,谈谈体会、存在的问题和建议等。
3.5
线性有源二端网络等效参数的测定
一、实验目的
1、加深对戴维南定理和最大功率传输定理的理解。
2、掌握线性有源二端网络等效电路参数的测量方法。
3、掌握直流电压源和直流电流源的使用。
4、会设计简单方案验证诺顿定理。
二、实验原理
1、线性有源二端网络及其等效电路
线性有源二端网络是由线性元件和独立电源构成的,对外可以用其等效电路来等效代替。
线性有源二端网络在电路中能等效成的最简形式就是一个实际电压源模型或一个实际
电流源模型,反映这种等效变换关系的就是戴维南定理和诺顿定理,如图 3.16 所示。在戴
维南等效电路中,电压源的电压就是有源二端网络的开路电压
oc
U
,等效电阻
0
R
等于有源二
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