電工學(xué)實驗(講義)

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1、實驗一基本電工儀表的使用與測量誤差的計算一、實驗?zāi)康?、熟悉實驗裝置上各類測量儀表的布局。2、熟悉實驗裝置上各類電源的布局及使用方法。3、掌握電壓表、電流表內(nèi)電阻的測量方法。4、熟悉電工儀表測量誤差的計算方法。二、原理說明1、為了準(zhǔn)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。而實際使用的電工儀表都不能滿足上述要求。因此，當(dāng)測量計儀表一旦接入電路，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，這種測量誤差值的大小與儀表本身

2、內(nèi)阻值的大小密切相關(guān)。2、本實驗測量電流表的內(nèi)阻采用“分流法”，如圖1-1所示。A為被測內(nèi)阻（RA）的直流電流表，測量時先斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)直流恒流源的輸出電流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的阻值，使電流表的指針指在滿偏轉(zhuǎn)位置，此時有IA=IS=RA=RB║R1R1為固定電阻器之值，RB由可調(diào)電阻箱的刻度盤上讀得。R1與RB并聯(lián)，且R1選用小阻值電阻，RB選用較大電阻，則阻值調(diào)節(jié)可比單只電阻箱更為細(xì)微、平滑。3、測量電壓表的內(nèi)阻采用“分壓法”，如圖1-2所示。V為被測電阻（RV）的電壓表，測量時先將開關(guān)S

3、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阻值使電壓表V的指示值減半，此時有RV=RB+R1，電壓表的靈敏度為。4、儀表內(nèi)阻引入的測量誤差（通常稱為方法誤差，而儀表本身構(gòu)造上引起的誤差稱為儀表基本誤差）的計算。以圖1-3所示電路為例，R1上的電阻為45，若R1=R2，則，現(xiàn)用一內(nèi)阻為RV的電壓表來測量值，當(dāng)RV與R1并聯(lián)后，，以此來代替上式中的R1，則得,絕對誤差為，化簡后得,若R1=R2=RV，則得。相對誤差三、實驗內(nèi)容1、根據(jù)“分流法”原理測定FM-47型（或其它型號）萬用電表直流毫安0.5m

4、A和5mA檔量限的內(nèi)阻，線路如圖1-1所示。被測電流表量程S斷開時表讀數(shù)(mA)S閉合時表讀數(shù)(mA)RB（）R1（）計算內(nèi)阻（）0.5mA5mA2、根據(jù)“分壓法”原理按圖1-2接線，測定萬用電表直流電壓2.5V和10V檔量限的內(nèi)阻。被測電壓表量程S閉合時表讀數(shù)(V)S斷開時表讀數(shù)（V）RB（K）R1（K）計算內(nèi)阻（K）S（）452.5V10V3、用萬用電表直流電壓10V檔量限測量圖1-3電路中R1上的電壓UR1之值，并計算測量的絕對誤差與相對誤差。UR2R1R10V（K）計算值UR1（V）實測值絕對誤差相對誤差10V10K20K四、實驗

5、注意事項1、控制屏提供所有實驗的電源，直流穩(wěn)壓源和直流恒流源均可通過粗調(diào)（分段調(diào)）旋鈕和細(xì)調(diào)（連續(xù)調(diào)）旋鈕調(diào)節(jié)其輸出量，并由指針式電壓表和毫安表顯示其輸出量的大小，啟動實驗裝置電源之前，應(yīng)使其輸出旋鈕置于零位，實驗時再緩慢地增、減輸出。2、穩(wěn)壓源的輸出不允許短路，恒流源的輸出不允許開路。3、電壓表應(yīng)與電路并聯(lián)使用，電流表與電路串聯(lián)使用，并且都要注意極性與量限的合理選擇。五、預(yù)習(xí)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檔和10V檔的內(nèi)阻？2、用量程為10A的電流表測實際值為8A的電流時，實

6、際讀數(shù)為8.1A，求測量的絕對誤差和相對誤差。六、實驗報告1、列表記錄實驗數(shù)據(jù)，并計算各被測儀表的內(nèi)阻值。2、計算實驗內(nèi)容3的絕對誤差和相對誤差。3、對思考題的計算。4、心得體會及其它。45實驗二減小儀表測量誤差的方法一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步了解電壓表、電流表的內(nèi)阻在測量過程中產(chǎn)生的誤差及其分析方法。2、掌握減小因儀表內(nèi)阻引起測量誤差的方法。二、原理說明減小因儀表內(nèi)阻而產(chǎn)生測量誤差的方法有:1、不同量限兩次測量計算法當(dāng)電壓表的靈敏度不夠高或電流表的內(nèi)阻太大時，可利用多量限儀表對同一被測量用不同量限進(jìn)行兩次測量，所得讀數(shù)經(jīng)計算后可得到準(zhǔn)確的結(jié)

7、果。如圖2-1所示電路，欲測量具有較大內(nèi)阻R。的電動勢E的開始電壓U。時，如果所用電壓表的內(nèi)阻RV和R。相差不大的話，將會產(chǎn)生很大的測量誤差。設(shè)電壓表有兩檔量限，U1、U2分別在這兩個不同量限下測得的開路電壓值，令RV1和RV2分別為這兩個相應(yīng)量限的內(nèi)阻，則由圖2-1可得出U1=（1）U1=（2）由（1）式得（3）將（3）式代入（2）式可得從中解得E，經(jīng)化簡后得（4）45由式（4）可知，不論電源內(nèi)阻R。相對電表的內(nèi)阻RV有多大，通過上述的兩次測量結(jié)果，經(jīng)計算后可較準(zhǔn)確地測量出開路電壓U0的大小。對于電流表，當(dāng)其內(nèi)阻較大時，也可用類似的

8、方法測得準(zhǔn)確的結(jié)果。如圖2-2所示電路，不接入電流表時的電流為接入內(nèi)阻為RA的電流表A時，電路中的電流變?yōu)?，如果RA=R。，則出現(xiàn)很大的誤差。如果用有不同內(nèi)阻RA1，RA2的兩檔量限的電流表作