基本电工仪表的使用与测量误差的计算 |
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基本电工仪表的使用与测量误差的计算 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
3. 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(通常称之为方法误差, 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基本误差)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。 (1)以图1-3所示电路为例,R1上的电压为 R1 1UR1=─── U,若R1=R2,则 UR1=─ U 。 R1+R2 2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+R1 RVR1 ──── RV+R1上式中的R1,则得U'R1=────── U RVR1 ───+R2 RV+R1 RVR1 ──── RV+R1 R1 绝对误差为△U=U'R1-UR1=U(─────— - ────) RVR1 R1+R2 ───+R2 RV+R1 -R2 1R2U 化简后得 △U=───────────────── RV(R2 1+2R1R2+R2 2)+R1R2(R1+R2) U若 R1=R2=RV,则得△U =-─ 6 U'R1-UR1 -U/6 相对误差 △U%=─────×100%=──×100%=-33.3% UR1 U/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。
(a) (b)
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 DG04 2 可调恒流源 0~500mA 1 DG04 3 指针式万用表 MF-47或其他 1 自备 4 可调电阻箱 0~9999.9Ω 1 DG09 5 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) 0.5 mA
5 mA
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) 2.5V
10V
3. 用指针式万用表直流电压10V档量程测量图1-3电路中R1上的电压U’R1之值,并计算测量的绝对误差与相对误差。
U R2 R1 R10V (KΩ) 计算值UR1 (V) 实测值U’R1 (V) 绝对误差 ΔU 相对误差 (ΔU/U)×100% 12V 10KΩ 50KΩ
五、实验注意事项1.在开启DG04挂箱的电源开关前,应将两路电压源的输出调节旋钮调至最小(逆时针旋到厎),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。否则输出电流会突增,可能会损坏外接器件。3. 电压表应与被测电路并接,电流表应与被测电路串接, 并且都要注意正、负极性与量程的合理选择。4. 实验内容1、2中,R1的取值应与RB相近。5. 本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同,本实验中所列的电流、电压量程及选用的RB、R1等均会不同。实验时应按选定的表型自行确定。六、思考题1. 根据实验内容1和2,若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻,可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻?2. 用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时,实际读数为8.1A,求测量的绝对误差和相对误差。七、实验报告1. 列表记录实验数据,并计算各被测仪表的内阻值。2. 分析实验结果,总结应用场合。3. 对思考题的计算。4. 其他(包括实验的心得、体会及意见等)。 如要下载请在此:基本电工仪表的使用与测量误差的计算 |
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