基本电工仪表的使用及测量误差的计算

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1、实验一　基本电工仪表的使用及测量误差的计算一、实验目的1.熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。2.掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。3.熟悉电工仪表测量误差的计算方法。二、原理说明　　1.为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相

2、关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。2.用“分流法”测量电流表的内阻如图1-1所示。A为被测内阻(RA)的直流电流表。测量时先断开开关S，调节电流源的输出电流I使A表指针满偏转。然后合上开关S，并保持I值不变，调节电阻箱RB的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有IA＝IS＝I/2∴RA＝RB∥R1可调电流源R1为固定电阻器之值，RB可由电阻箱的刻度盘上读得。图1-13.用分压法测量电压表的内阻。如图1-2所示。V为被测内阻(RV)的电压表。测量时先将开关S闭合，调节

3、直流稳压电源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。然后断开开关S，调节RB使电压表V的指示值减半。此时有：RV＝RB＋R1电压表的灵敏度为：S＝RV/U(Ω/V)。式中U为电压表满偏时的电压值。4.仪表内阻引起的测量误差（通常称之为方可调稳压源法误差，而仪表本身结构引起的误差称为仪表基图1-2本误差）的计算。（1）以图1-3所示电路为例，R1上的电压为R11UR1＝───U，若R1＝R2，则UR1＝─U。R1＋R22现用一内阻为RV的电压表来测量UR1值，当RVR1RV与R1并联后，RAB＝───，以此来替代RV＋R1RVR1───

4、─RV＋R1上式中的R1，则得U'R1＝──────U图1-3RVR1───＋R2RV＋R1RVR1────RV＋R1R1绝对误差为△U＝U'R1－UR1＝U(─────—－────)RVR1R1＋R2───＋R2RV＋R1－R21R2U化简后得△U＝─────────────────RV(R21＋2R1R2＋R22)＋R1R2(R1＋R2)U若R1＝R2＝RV，则得△U＝－─6U'R1－UR1-U/6相对误差△U％＝─────×100％＝──×100％＝－33.3%UR1U/2由此可见，当电压表的内阻与被则电路的电阻相近时，测量的

5、误差是非常大的。（2）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻RX的电流IR及其两端的电压降UR，则其阻值RX=UR/IR。实际测量时，有两种测量线路，即：相对于电源而言，①电流表A（内阻为RA）接在电压表V（内阻为RV）的内侧；②A接在V的外测。两种线路见图1-4（a）、（b）。由线路（a）可知，只有当RX＜＜RV时，RV的分流作用才可忽略不计，A的读数接近于实际流过RX的电流值。图（a）的接法称为电流表的内接法。由线路(b)可知，只有当RX＞＞RA时，RA的分压作用才可忽略不计，V的读数接近于RX两端的电压值。图（b）的接法称为

6、电流表的外接法。实际应用时，应根据不同情况选用合适的测量线路，才能获得较准确的测量结果。以下举一实例。在图1-4中，设：U=20V，RA=100Ω，RV=20KΩ。假定RX的实际值为10KΩ。如果采用线路(a)测量，经计算，A、V的读数分别为2.96mA和19.73V，故RX=19.73÷2.96=6.667(KΩ),相对误差为：（6.667－10）÷10×100=－33.3(%)如果采用线路(b)测量，经计算，A、V的读数分别为1.98mA和20V，故RX=20÷1.98=10.1(KΩ),相对误差为：（10.1－10）÷10×1

7、00=1(%)（a）(b)图1-4三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V二路DG042可调恒流源0~500mA1DG043指针式万用表MF-47或其他1自备4可调电阻箱0~9999.9Ω1DG095电阻器按需选择DG09四、实验内容1.根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF-47型或其他型号）直流电流0.5mA和5mA档量限的内阻。线路如图1-1所示。RB可选用DG09中的电阻箱（下同）。被测电流表量限S断开时的表读数（mA）S闭合时的表读数（mA）RB（Ω）R1（Ω）计算内阻RA（Ω）0.5mA5mA

8、2.根据“分压法”原理按图1-2接线，测定指针式万用表直流电压2.5V和10V档量限的内阻。被测电压表量限S闭合时表读数（V）S断开时表读数（V）RB(KΩ)R1(KΩ)计算内阻RV（KΩ）S(Ω/V)2.5V10V3.用指针式万用表