1、电工仪表的使用与测量误差

1、电工仪表的使用与测量误差

电工仪表的使用与测量误差 ‎（1） 实验目的 ‎ ① 了解电压表、电流表、万用表的使用；‎ ‎ ② 了解恒压源与恒流源的原理与使用； ‎ ③ 掌握电压表、电流表内电阻的测量方法； ‎④ 掌握电工仪表测量误差的计算方法。‎ ‎（2） 实验方法 ‎① 测量误差 通常，用电压表和电流表测量电路中的电压和电流，而电压表和电流表都具有一定的内阻，分别用RV和RA表示。见图2-3所示。当测量电压时，电压表并接在电路两端，电压表中有一定的电流通过，从而产生一定的误差，为了减小误差，要求电压表的内阻RV越大越好电流表串联在电路中，由于电流表有一定的内阻RA，因此，电流表分得一定的电压，从而造成一定的误差，为了减小误差，要求电流表的内阻越小越好。由于电压表、电流表内阻的存在而造成的测量误差，称之为方法误差。显然，方法误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。 ‎ ‎② 测量方法 a 用‘分流法’测量电流表的内阻 RA为直流电流表的内阻，满量限电流为Im。测试电路如图2-1所示。首先断开开关Ｓ，调节电流源的输出电流S使电流表Ａ指针满偏转,即I=IA=Im合上开关Ｓ，并保持IS值不变,调节电阻Ｒ使电流表Ａ的指针指在1/2满偏转位置，即 ‎ (2-1)‎ 此时求得：‎ ‎（2-2）‎ b 用‘分压法’测量电压表的内阻 RV为被测电压表的内阻，满量限电压为Um，电路如图2-2所示。将开关Ｓ闭合，调节直流稳压源的输出电压，使电压表Ｖ的指针满偏转，其值为 U1,断开开关Ｓ，调节电阻Ｒ使电压表Ｖ的值减半。即 图2-1 测量电流表内阻电路 图2-2 测量电压表内阻电路 图2-3 方法误差测量电路  RV=R+R1 电压表的灵敏度为： ‎  ‎③ 方法误差的计算 方法误差是由测量方法所导致，而由仪表内阻产生的测量误差，仪表本身构造上引起的误差称为仪表基本误差。方法误差测量电路如图2-3所示。‎ R2上的电压为：‎ ‎,若，则 （2-3）‎ 现用内阻为的电压表来测量值，当与并联后，，用代替,则得：  （2-4）‎ 绝对误差为：‎  （2-5） ‎ ‎ 化简后得：‎ ‎ （2-6）‎ ‎ 若，则得 ‎  ‎ 相对误差 ‎ ‎ ‎ (3) 实验仪器 ‎ ① 万用表；‎ ‎ ② 恒压源；‎ ‎ ③ 恒流源； ‎ ④ 电阻箱、固定电阻、电位器。‎ ‎ (4) 实验内容 ‎① 根据‘分流法’原理测定直流电流表1mA和10mA档量限的内阻，电路如图2-1 ‎ 表2-1 电流表内阻测量实验数据 被测表量限 ‎(Ma)‎ S断开，调节恒流源，使I=IA=Im（mA）‎ S闭合,调节电阻R，‎ 使IR=IA=Im/2(mA)‎ R ‎(Ω)‎ R1‎ ‎(Ω)‎ 计算内阻RA ‎(Ω)‎ ‎1mA ‎10mA 所示。其中R为可变电阻约几欧，R1为10KΩ／4Ｗ电阻。实验结果填入表2-1。‎ ‎② 根据‘分压法’原理，按图2-2接线测量万用表直流电压25V和100V档量限的内阻。其中R为可变电阻，R1为10kΩ／8Ｗ电阻。实验结果填入表2-2。‎ 表2-2 电压表内阻测量实验数据 被测表量限 ‎(V)‎ S闭合,调节恒压源，使U=UV=Um(V)‎ S断开，调节电阻R，使UR=UV=Um/2(V)‎ R ‎(Ω)‎ R1‎ ‎(Ω)‎ 计算RV ‎(Ω)‎ S ‎25V ‎100V ‎③ 用万用表直流电压25V档量限测量图2-3电路中R2上的电压U2值。并计算绝对误差和相对误差，其中R1＝20kΩ，R2＝10kΩ。实验结果填入表2-3。‎ 表2-3 电表内阻产生的测量误差实验数据 电源电压 U R1‎ R2‎ RV 计算值U2‎ 实测值U2＇‎ 绝对误差 DU=U2＇-U2‎ 相对误差DU/U2´100% ‎20V ‎20kΩ ‎10kΩ ‎（5） 实验要点 ‎ ① 实验台上的恒压源、恒流源均可通过粗调（分段调）波动开关和细调（连续调）旋钮调节其输出量，并由该组件上数字电压表、数字毫安表显示其输出量的大小。‎ ‎ ② 电压源输出不允许短路，电流源输出不允许开路。‎ ‎③ 电压表并联测量，电流表串联测量（见图2-1和2-2），并且要注意极性与量限的合理选择。‎ ‎（6） 预习与解答 ‎① 用量限为1A的电流表测实际值为0.8A电流时，仪表读数为0.81A，求测量的绝对误差和相对误差。 ‎② 根据实验内容1和2，若已求出10mA档和100V档内阻，可否直接计算出1mA档和25V档的内阻？‎ 题图2-1 伏安法测量电阻电路 ‎③ 如题图2-1(a),(b)所示为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际值为RX，电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA，求两种电路测电阻RX的相对误差。‎ ‎(7) 实验要求 ‎ ① 记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。‎ ‎ ② 计算实验内容3的绝对误差与相对误差。‎ ‎ ③ 举例说明测量方法的重要性？如何减小方法误差？‎