[清华电学实验基础知识]

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1、电学实验基础知识［常用屯学实验基本仪器介绍］仝1.直流电源实验室常用的直流电源有直流稳压电源、直流稳流电源、干电池.直流稳压屯源通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转化为直流电，其输出电压基木不随交流电源电压的波动和负载电流的变化而有所起伏，内阻小，输出电压有时在一定范围内可调。使用时要注意防止短路。直流稳流电源同样是把交流电转变为直流电，且在一定的负载范围内输出稳恒电流，电流大小可调。干屯池屯压稳定，内阻小，但其容量冇限，应注意经常更换。实验室常用的干电池如甲电池，电动势约1.5伏，额定放电电流为300mA

2、。使用时要严禁短路。2・电表实验室常用的指针式电表有均匀刻度的磁电式直流电表，也有非均匀刻度的屯磁式交直流两用电表、电动式交直流两用屯表等，如指针式直流电流表、指针式直流电压表、交直流两用电流表等，口前数字电压表也得到了广泛的应用。［指针式电表］(1)电表的内部结构:磁电式仪表的内部结构如图，永久磁铁的两个极上连着带圆筒孔腔的极掌，极掌之间装冇圆柱形软铁芯，它的作用是使极掌和铁心间的空隙屮磁场很强，并且磁力线是以I员I柱的轴为中心呈均匀辐射状。在I员I柱形铁心和极掌间空隙处放有长方形线圈，线圈上固定一根指针，当

3、冇电流流过时，线圈受电磁力矩作用而偏转，直到跟游丝的反扭力矩平衡，线圈偏角的大小与所通入的电流成正比，电流方向不同，偏转方向也不同。电磁式仪表内部结构分两种：扁线圈吸引烈结构和圆线圈推斥烈结构。在扁线圈吸引型结构中，固定部分为一个中心为狭缝的扁圆形线圈，其中流入被测电流I,可动部分为固定在转轴上的由软磁材料制成的铁芯。当I流进线圈后，在线圈磁场的作用下将铁芯吸进狭缝，转轴随之转动，带动指针偏转直至与游丝产生的反作用力矩相平衡。圆线圈推斥型结构中，固定部分为一圆筒形线圈，在线圈内壁固定一铁芯2,可动部分为固定在转

4、轴上的铁芯4。当被测电流流入线圈时，线圈中间形成磁场，铁芯2和铁芯4同时被磁化。由于对应位置为同一极性，铁芯4被铁芯2推斥，带动指针等随轴转动，直至与游丝产生的反作用力矩相平衡。电磁式仪表可以交直流两用，且可动部分偏转角度大小与电流I(直流电流的大小或交流电流的冇效值)成非线性关系，读数时应注意这一点。电动式仪表内部结构包扌舌固定线圈和固定在转轴上的可动线圈。当电流流入固定线圈后在空间形成磁场，而在可动线圈中同时也有电流流过,则与磁屯式仪表一样，此口J动线圈将受到力矩的作用，会带动与轴相连的指针转动，直至与游丝

5、产生的反作用力矩相平衡。电动力式仪表同样可以交直流两用，刻度也是非均匀的。(2)电表的主要规格:电表的主要规格有：量程(最人可测电流或屯压)、内阻、准确度等级。国家标准规定电表一般分为7个准确度等级：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,5.0(3)电表盘面常用符号及其意义:(4)电表的误差：电表的谋差可分为基本误羌和附加谋弟两部分。在规定的正常工作条件下正确使用时只需考虑基本误差。电表的基本误差Y是由其内部特性和质量方面的缺陷等引起的，用绝对误差和量程IZ比来表示:若电表的准确度等级为时，在规定的正常工作条

6、件卜•基本课差极限不大于。在普通物理实验屮一般只考虑基本误差的影响，可按下式简化谋差的估算：,即使用某电表测量被测电流或电压吋只要被测量不超出表的量程，测量误差只与所选电表的量程和级别有关，被测值越小，测量的相对误差越大。如用量程3V、准确度等级为0・5级的电压表测得某一电压为2.315V,则该电压的完整表示为:U=2.315±0.015V（5）电表使用的注意事项回页%1止确选择量程，使用多量程电表时应使被测电流或电压小于量程（以防打表）且接近于量程（以减小AA/A）；%1注意极性，止确接线；%1注意电表的联法

7、：电流表串联在被测电路内，电压表并联在被测电压两端。%1正确读数：读数时应使眼睛、指针的连线垂直于电表刻度表而，当电表准确度等级在1・0级以上时表盘刻度附近会配有镜面，读数时应使眼睛、指针和指针的像成一直线，以尽量减小读数引起的附加误差。并应估读到电表最小分度的1/2——l/10o［数字电压表］数字电压表外观如图I,它是通过A/D转换器芯片采用双积分原理进行A/D转换，实现直流电压的数字显示、测量。它的特点是：%1测量精度高，温度稳定性好；%1噪音小，读数稳定；%1自动调零，自动确定极性，使用方便；%1输入阻抗

8、高（100MQ〜10"MQ）,对被测电路几乎无影响;%1抗干扰能力强，强磁场中照样适用。数字电压表冇单量程、多量程Z分，显示冇三位半、四位半等，级别冇0.01级、0.05等，一般可根据被测电压的大小、精确度等要求选用合适的量程、位数、级别。其电压测量的仪器误差一般用：來计算，英屮第一项屮K为准确度等级，为测量值，此项代表A/D转换器和功能转换器的综合误差，第二项n个字代表由于数字化处理