实验一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A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

2、的大小密切相关。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=l/2...RA=RB//R1可调电流源R1为固定屯阻器之值，RB可由电阻箱的刻度盘上读得。图1-11.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)

3、的电压表。测量时先将开关S闭合，调节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二RV/U(Q/V)。式屮U为电压表满偏时的电压值。可调稳压图2.仪表内阻引起的测量误差(通常称之为方源法误差，而仪表本身结构引起的误差称为仪表基1-2本误差)的计算。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，调节直流稳压电源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。然活断开开关S，调节RB使电压表V的指示值减半。此时

4、有：RV二RB+R1电压表的灵敏度为：S=RV/U(Q/V)。式中U为甩压表满偏时的电压值。(1)以图1-3所示电路为例，R1上的电压为UR1=—UoR1+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+R1RVR1RV+R1上式中的R1，则得U'R1=URVR1HR2RV+R1RVR1RV+R1R1绝对误差为△U=U'R1—UR1=U()RVR1R1+R2HR2RV+R1一R21R2U化简后得△U=RV(R21+2R1R2+R22)+RlR2(R

5、l+R2)U若R1=R2=RV，则得AU=——6vU'R1-UR1-U/6相对误差X100%=——X100%=—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，IP：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<

6、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的读数接近丁RX两端的电压值。图(b)的接法称为电流表的外接法。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。1-4中，设：U=20V,RA=100Q,RV=20KQo假定RX的实际值为lOKQo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=19.73H-2.96=6.6

7、67(KQ),相对误差为：(6.667—10)+10X100=—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=204-1.98=10.1(KQ),相对误差为：(10.1—10)+10X100=1(%)XRX(b)(a)图1-4四、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。3.用指针式万用表直流电压10V档量程测量图1-3电路中R

8、1上的电压U’R1之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。五、实验注意事项1.在开启DG04挂箱的屯源开关前，应将两路电压源的输出调节旋钮调至最小（逆时针旋到屁），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到2mA档，输出细调旋钮应调至最小。接通电源后，再根据需要缓慢调节。2.当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。否