電路分析實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 儀表電壓、電流量程的擴(kuò)展一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握直流電壓表、電流表擴(kuò)展量程的原理和設(shè)計(jì)方法；2學(xué)會校驗(yàn)儀表的方法。二原理說明多量程電壓表或電流表由表頭和測量電路組成。表頭通常選用磁電式儀表，其滿量程和內(nèi)阻用I和R0表示。多量程（如1V、10V）電壓表的測量電路如圖11所示，圖中R1、R2稱為倍壓電阻，它們的阻值與表頭參數(shù)應(yīng)滿足下列方程：多量程（如10A、100A、500A）電流表的測量電路如圖12所示，圖中R3、R4、R5稱為分流電阻，它們的大小與表頭參數(shù)應(yīng)滿足下列方程：當(dāng)表頭參數(shù)確定后，倍壓電阻和分流電阻均可計(jì)算出來。根據(jù)上述原理和計(jì)算，可以得到儀表擴(kuò)展量程的方法。擴(kuò)展電壓量程：用表頭直接測

2、量電壓的數(shù)值為IR0，當(dāng)用它來測量1V電壓時(shí)，必須串聯(lián)倍壓電阻R1，若測量10V電壓時(shí)，必須串聯(lián)倍壓電阻R1和R2。擴(kuò)展電流量程：用表頭直接測量電流的數(shù)值為I，當(dāng)用它來測量大于I的電流時(shí)，必須并聯(lián)分流電阻R3、R4、R5，如圖12所示，當(dāng)測量10A時(shí)，端從引出，當(dāng)測量100A時(shí)，端從引出，當(dāng)測量500A時(shí)，端從引出。通常，用一個(gè)適當(dāng)阻值的電位器與表頭串聯(lián)，以便在校驗(yàn)儀表時(shí)校正測量數(shù)值。磁電式儀表用來測量直流電壓、電流時(shí)，表盤上的刻度是均勻的（即線性刻度）。因而，擴(kuò)展后的表盤刻度根據(jù)滿量程均勻劃分即可。在儀表校驗(yàn)時(shí)，必須首先校準(zhǔn)滿量程，然后逐一校驗(yàn)其它各點(diǎn)。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電

3、流表（EEL06組件或EEL系列主控制屏）2恒壓源（EEKI、II、III、IV均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）+6V（+5V），+12V，030V可調(diào)或（2）雙路030V可調(diào)。）3EEL23組件（含電阻箱 、固定電阻，電位器）或EEL51組件、EEL52組件4EEL30組件或EEL37組件、EEL56組件（含磁電式表頭1、160，倍壓電阻和分流電阻，電位器）四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1擴(kuò)展電壓量程（1V、10V）參考圖11電路，首先根據(jù)表頭參數(shù)I（1）和R0（160）計(jì)算出倍壓電阻R1、R2，然后用EEL30組件中的表頭和電位器RP1以及倍壓電阻R1、R2相串聯(lián)，分別組成1V和10V的

4、電壓表。用它測量恒壓源可調(diào)電壓輸出端電壓，并用直流數(shù)字電壓表校驗(yàn)，如在滿量程時(shí)有誤差，用電位器RP1調(diào)整，然后校驗(yàn)其它各點(diǎn)，將校驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在自擬的數(shù)據(jù)表格中。2擴(kuò)展電流量程（10A、100A、500A）參考圖12電路，根據(jù)表頭參數(shù)I（1）和R0（160）計(jì)算出分流電阻R3、R4、R5，首先用EEL30組件中的表頭和電位器RP2串聯(lián)，然后和分流電阻R3、R4、R5并聯(lián)。當(dāng)測量10A時(shí)，端從引出，當(dāng)測量100A時(shí)，端從引出，當(dāng)測量500A時(shí)，端從引出。用它測量圖13所示電路中的電流，并用直流數(shù)字電流表校驗(yàn)，如在滿量程時(shí)有誤差，用電位器RP2調(diào)整，然后校驗(yàn)其它各點(diǎn)，將校驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在自擬的數(shù)據(jù)表格中。

5、圖13中，電源用恒壓源的12V輸出端，制作的電流表、直流數(shù)字電流表和電阻RL1、RL2串聯(lián)，其中，RL151，RL2用1的電位器（均在EEL23組件中）。如您的設(shè)備為EELV型，則需EEL51組件和EEL52組件。五實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1磁電式表頭有正、負(fù)兩個(gè)連接端，電路中一定要保證電流從正端流入，否則，指針將反轉(zhuǎn)。2電流表的表頭和分流電阻要可靠連接，不允許分流電阻斷開。3校準(zhǔn)1V和10V電壓表滿量程時(shí)，均要調(diào)整電位器RP1。同樣，在校準(zhǔn)10A、100A、500A電流表滿量程時(shí)，均要調(diào)整電位器RP2。4實(shí)驗(yàn)臺上恒壓源的可調(diào)穩(wěn)壓輸出電壓的大小，可通過粗調(diào)（分段調(diào)）波動開關(guān)和細(xì)調(diào)（連續(xù)調(diào)）旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，并

6、由該組件上的數(shù)字電壓表顯示。在啟動恒壓源時(shí)，先應(yīng)使其輸出電壓調(diào)節(jié)旋鈕置零位，待實(shí)驗(yàn)時(shí)慢慢增大。六預(yù)習(xí)與思考題1設(shè)計(jì)1V和10V電壓表的測量電路，計(jì)算出滿足實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求的各量程的倍壓電阻。自擬記錄校驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。2設(shè)計(jì)10A、100A和500A電流表的測量電路，計(jì)算出滿足實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求的各量程的分流電阻。自擬記錄校驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。3電壓表和電流表的表盤如何刻度？4如何對擴(kuò)展量程后的電壓表和電流表進(jìn)行校驗(yàn)？七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1畫出1V、10V電壓表和10A、100A、500A電流表的測量電路，標(biāo)明倍壓電阻和分流電阻的阻值。2根據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出電壓表和電流表的校驗(yàn)報(bào)告。3已知表頭參數(shù)：1、160，設(shè)計(jì)一個(gè)萬用

7、表（部分）測量電路，要求能測量1V、10V直流電壓和10A、100A、500A直流電流。4回答思考題3和4。實(shí)驗(yàn)二 基本電工儀表的使用與測量誤差的計(jì)算一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉實(shí)驗(yàn)臺上儀表的使用及布局；2.熟悉恒壓源與恒流源的使用及布局；3.掌握電壓表、電流表內(nèi)電阻的測量方法；4.掌握電工儀表測量誤差的計(jì)算方法。二實(shí)驗(yàn)原理通常，用電壓表和電流表測量電路中的電壓和電流，而電壓表和電流表都具有一定的內(nèi)阻，分別用RV和RA表示。如圖21所示，測量電阻R2兩端電壓U2時(shí)，電壓表與R2并聯(lián)，只有電壓表內(nèi)阻RV無窮大，才不會改變電路原來的狀態(tài)。如果測量電路的電流I，電流表串入電路，要想不改變電路原來的狀態(tài)，電流表

8、的內(nèi)阻RA必須等于零，。但實(shí)際使用的電壓表和電流表一般都不能滿足上述要求，即它們的內(nèi)阻不可能為無窮大或者為零，因此，當(dāng)儀表接入電路時(shí)都會使電路原來的狀態(tài)產(chǎn)生變化，使被測的讀數(shù)值與電路原來的實(shí)際值之間產(chǎn)生誤差，這種由于儀表內(nèi)阻引入的測量誤差，稱之為方法誤差。顯然，方法誤差值的大小與儀表本身內(nèi)阻值的大小密切相關(guān)，我們總是希望電壓表的內(nèi)阻越接近無窮大越好，而電流表的內(nèi)阻越接近零越好。可見，儀表的內(nèi)阻是一個(gè)十分關(guān)注的參數(shù)。通常用下列方法測量儀表的內(nèi)阻：1用分流法測量電流表的內(nèi)阻設(shè)被測電流表的內(nèi)阻為RA，滿量程電流為I，測試電路如圖22所示,首先斷開開關(guān),調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流，使電流表指針達(dá)到滿偏轉(zhuǎn),即

9、IIAI。然后合上開關(guān)S, 并保持I值不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表的指針指在1/2滿量程位置，即 則電流表的內(nèi)阻 。2用分壓法測量電壓表的內(nèi)阻設(shè)被測電壓表的內(nèi)阻為RV，滿量程電壓為U，測試電路如圖23所示,首先閉合開關(guān),調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓U，使電壓表指針達(dá)到滿偏轉(zhuǎn),即UUVU。然后斷開開關(guān)S, 并保持U值不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表的指針指在1/2滿量程位置，即則電壓表的內(nèi)阻。圖21電路中，由于電壓表的內(nèi)阻RV不為無窮大，在測量電壓時(shí)引入的方法誤差計(jì)算如下：R2上的電壓為：,若R1=R2，則U2=U/2現(xiàn)用一內(nèi)阻RV的電壓表來測U2值，當(dāng)RV與R2并聯(lián)后，以此來代替上式的R2 ,則得

10、絕對誤差為若，則得相對誤差本實(shí)驗(yàn)使用的電壓表和電流表采用實(shí)驗(yàn)一的表頭（1、160）及其制作的電壓表（1V、10V）和電流表（1、10）。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表（EEL06組件或EEL系列主控制屏）2恒壓源（EELI、II、III、IV均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）6V（5V），12V，030V可調(diào)或（2）雙路030V可調(diào)。）3恒流源（0500可調(diào)）4EEL23組件（含電阻箱 、固定電阻，電位器）或EEL51組件5EEL30組件（含磁電式表頭1mA、160，倍壓電阻和分流電阻，電位器）四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1根據(jù)分流法原理測定直流電流表1mA和10mA量程的內(nèi)阻實(shí)

11、驗(yàn)電路如圖2-2所示，其中R為電阻箱，用100、10、1、三組串聯(lián)，1mA電流表用表頭和電位器RP2串聯(lián)組成，10mA電流表由1mA電流表與分流電阻并聯(lián)而成（具體參數(shù)見實(shí)驗(yàn)一），兩個(gè)電流表都需要與直流數(shù)字電流表串聯(lián)（采用20mA量程檔），由可調(diào)恒流源供電，調(diào)節(jié)電位器RP2校準(zhǔn)滿量程。實(shí)驗(yàn)電路中的電源用可調(diào)恒流源，測試內(nèi)容見表21，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表中。表21 電流表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程（mA）S斷開，調(diào)節(jié)恒源，使IIAI（mA）S閉合，調(diào)節(jié)電阻R，使IRIAI/2（mA）R（）計(jì)算內(nèi)阻RA（）110 2根據(jù)分壓法原理測定直流電壓表1V和10V量程的內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)電路如圖2-3所示，其中R為電阻箱，

12、用1、100、10、1四組串聯(lián)，1V、10V電壓表分別用表頭、電位器RP1和倍壓電阻串聯(lián)組成（具體參數(shù)見實(shí)驗(yàn)一），兩個(gè)電壓表都需要與直流數(shù)字電壓表并聯(lián)，由可調(diào)恒壓源供電，調(diào)節(jié)電位器RP1校準(zhǔn)滿量程。實(shí)驗(yàn)電路中的電源用可調(diào)恒壓源，測試內(nèi)容見表22，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表中。表22 電壓表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程（V）S閉合，調(diào)節(jié)恒壓源，使UUVU（V）S斷開，調(diào)節(jié)電阻R，使URUVU/2（V）R（）計(jì)算RV（）1103方法誤差的測量與計(jì)算實(shí)驗(yàn)電路如圖2-1所示，其中R1300壓U2之值，并計(jì)算測量的絕對誤差和相對誤差，實(shí)驗(yàn)和計(jì)算數(shù)據(jù)記入表23中。表23 方法誤差的測量與計(jì)算RV計(jì)算值U2實(shí)測值U2絕對

13、誤差DU= U2U2相對誤差DU/ U2´100%五實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)臺上的恒壓源、恒流源均可通過粗調(diào)（分段調(diào)）波動開關(guān)和細(xì)調(diào)（連續(xù)調(diào)）旋鈕調(diào)節(jié)其輸出量，并由該組件上數(shù)字電壓表、數(shù)字毫安表顯示其輸出量的大小。在啟動這二個(gè)電源時(shí)，先應(yīng)使其輸出電壓調(diào)節(jié)或電流調(diào)節(jié)旋鈕置零位，待實(shí)驗(yàn)時(shí)慢慢增大。2.恒壓源輸出不允許短路，恒流源輸出不允許開路。3.電壓表并聯(lián)測量，電流表串入測量，并且要注意極性與量程的合理選擇。六預(yù)習(xí)與思考題1根據(jù)已知表頭的參數(shù)（1、160），計(jì)算出組成1V、10V電壓表的倍壓電阻和1mA、10mA的分流電阻。2若根據(jù)圖22和圖23已測量出電流表1mA檔和電壓表1V檔的內(nèi)阻，可

14、否直接計(jì)算出10mA檔和10V檔的內(nèi)阻？3用量程為10A的電流表測實(shí)際值為8A電流時(shí)，儀表讀數(shù)為8.1A，求測量的絕對誤差和相對誤差。4如圖2-4(a)、(b)為伏安法測量電阻的兩種電路，被測電阻的實(shí)際值為R，電壓表的內(nèi)阻為RV，電流表的內(nèi)阻為RA,求兩種電路測電阻R的相對誤差。七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1根據(jù)表21和表22數(shù)據(jù)，計(jì)算各被測儀表的內(nèi)阻值，并與實(shí)際的內(nèi)阻值相比較；2根據(jù)表23數(shù)據(jù)，計(jì)算測量的絕對誤差與相對誤差；3回答思考題。實(shí)驗(yàn)三 減小儀表測量誤差的方法一實(shí)驗(yàn)?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掌握減小儀表內(nèi)阻引起的測量誤差的方法。二實(shí)驗(yàn)原理減小因儀表內(nèi)

15、阻而引起的測量誤差有不同量程兩次測量計(jì)算法和同一量程兩次測量計(jì)算法兩種方法：1不同量程兩次測量計(jì)算法當(dāng)電壓表的內(nèi)阻不夠高或電流表的內(nèi)阻太大時(shí)，可利用多量程儀表對同一被測量用不同量程進(jìn)行兩次測量，所得讀數(shù)經(jīng)計(jì)算后可得到非常準(zhǔn)確的結(jié)果。（1）電壓表不同量程兩次測量計(jì)算法如圖3-1所示電路，欲測量具有較大內(nèi)阻R0的電源US的開路電壓U0時(shí)，如果所用電壓表的內(nèi)阻RV與R0相差不大，將會生產(chǎn)很大的測量誤差。設(shè)電壓表有兩檔量程，U1、U2分別為在這兩個(gè)不同量程下測得的電壓值，令RV1和RV2分別為這兩個(gè)相應(yīng)量程的內(nèi)阻，則由圖3-1可得出 對上述兩式進(jìn)行整理，消去電源內(nèi)阻R0，化簡得：由該式可知：通過上述的

16、兩次測量結(jié)果U1、U2，可準(zhǔn)確地計(jì)算出開路電壓U0的大?。ㄒ阎妷罕韮蓚€(gè)量程的內(nèi)阻RV1和RV2），而與電源內(nèi)阻R0的大小無關(guān)。（2）電流表不同量程兩次測量計(jì)算法對于電流表，當(dāng)其內(nèi)阻較大時(shí)，也可用類似的方法測得準(zhǔn)確的結(jié)果。如圖3-2所示電路，設(shè)電流表有兩檔量程，I1、I2分別為在這兩個(gè)不同量程下測得的電流值，令RA1和RA2分別為這兩個(gè)相應(yīng)量程的內(nèi)阻，則由圖3-2可得出 解得由該式可知：通過上述的兩次測量結(jié)果I1、I2，可準(zhǔn)確地計(jì)算出被測電流I的大小（已知電流表兩個(gè)量程的內(nèi)阻RA1和RA2）。2同一量限兩次測量計(jì)算法如果電壓表（或電流表）只有一檔量程，且電壓表的內(nèi)阻較小（或電流表的內(nèi)阻較大）時(shí)

17、，可用同一量程進(jìn)行兩次測量法減小測量誤差。其中，第一次測量與一般的測量并無兩樣，只是在進(jìn)行第二次測量時(shí)必須在電路中串入一個(gè)已知阻值的附加電阻。（1）電壓測量測量如圖3-3所示電路的開路電壓UO。第一次測量，電壓表的讀數(shù)為U1,(設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RV)，第二次測量時(shí)應(yīng)與電壓表串接一個(gè)已知阻值的電阻R，電壓表讀數(shù)為U2 ,由圖可知 解上兩式，可得（2）電流測量測量如圖3-4所示電路的電流I。第一次測量，電流表的讀數(shù)為I1,(設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RA)，第二次測量時(shí)應(yīng)與電流表串接一個(gè)已知阻值的電阻R，電流表讀數(shù)為I2 ,由圖可知 解得由上分析可知：采用多量程儀表測量法或單量程儀表兩次測量法，不管電表內(nèi)阻

18、如何總可以通過兩次測量和計(jì)算得到比單次測量準(zhǔn)確得多的結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)使用的電壓表和電流表采用實(shí)驗(yàn)一的表頭（1、160）及其制作的電壓表（1V、10V）和電流表（1、10）。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1EEL30組件（含磁電式表頭1、160，倍壓電阻和分流電阻，電位器）2恒壓源（EELI、II、III、IV均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）6V（+5V），12V，030V可調(diào)或（2）雙路030V可調(diào)。）3EEL23組件（含電阻箱 、固定電阻，電位器）或EEL51組件、EEL52組件四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1雙量程電壓表兩次測量法實(shí)驗(yàn)電路如圖3-1所示，使用的1V、10V電壓表分別用表頭、電位器RP1和倍壓電阻

19、串聯(lián)組成（具體參數(shù)見實(shí)驗(yàn)一），兩個(gè)電壓表都需要與直流數(shù)字電壓表并聯(lián)，由可調(diào)恒壓源供電，調(diào)節(jié)電位器RP1校準(zhǔn)滿量程。電路中的電源US是實(shí)驗(yàn)臺上恒壓源+6V的直流穩(wěn)壓電源，R0選用6k(十進(jìn)制電阻箱)，用直流電壓表的1V和10V兩檔量程進(jìn)行兩次測量，將數(shù)據(jù)記入表31中，并根據(jù)表中的要求計(jì)算出各項(xiàng)內(nèi)容（RV1和RV2參照實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果）。表31 雙量程電壓表兩次測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電壓表量程（V）內(nèi)阻（k）UOUS（V）測 量 值 （V）兩次測量計(jì)算值（V）絕對誤差U（V）相對誤差U/ UO ´100%1RV1U110RV2U2兩次測量UO2單量程電壓表兩次測量法實(shí)驗(yàn)電路同圖3-3，電路中的電源US

20、是實(shí)驗(yàn)臺上恒壓源+6V的直流穩(wěn)壓電源，R0選用6k(十進(jìn)制電阻箱)，用上述電壓表的10V量程檔進(jìn)行測量，第一次直接測量，第二次串接R=10k的附加電阻進(jìn)行測量，將數(shù)據(jù)記入表32中，并根據(jù)表中要求計(jì)算出各項(xiàng)內(nèi)容。表32 單量程電壓表兩次測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)際計(jì)算值（V）兩次測量值（V）測量計(jì)算值（V）絕對誤差（V）相對誤差UOU1U2UOUU/ UO ´100%3雙量程電流表兩次測量法實(shí)驗(yàn)電路如圖3-2所示，使用的1mA電流表用表頭和電位器RP2串聯(lián)組成，10mA電流表由1mA電流表與分流電阻并聯(lián)而成（具體參數(shù)見實(shí)驗(yàn)一），兩個(gè)電流表都需要與直流數(shù)字電流表串聯(lián)，由可調(diào)恒流源供電，調(diào)節(jié)電位器RP

21、2校準(zhǔn)滿量程。電路中的電源US是實(shí)驗(yàn)臺上恒壓源+12V的直流穩(wěn)壓電源，R0選用12k(十進(jìn)制電阻箱)，用直流電流表的1mA和10mA兩檔量程進(jìn)行兩次測量，將數(shù)據(jù)記入表33中，并根據(jù)表中的要求計(jì)算出各項(xiàng)內(nèi)容。（RA1和RA2參照實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果）表33 雙量程電流表兩次測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電流表量程（mA）內(nèi)阻（k）測 量 值 （mA）兩次測量計(jì)算值（mA）電路計(jì)算值絕對誤差I(lǐng)（mA）相對誤差I(lǐng)/ I ´100%1RA1I110RA2I2兩次測量I4單量限電流表兩次測量法實(shí)驗(yàn)電路如圖3-4所示，其中，電源US是實(shí)驗(yàn)臺上恒壓源+12V的直流穩(wěn)壓電源，R0選用12k(十進(jìn)制電阻箱)，用上述電流表的1

22、mA量程檔進(jìn)行測量，第一次直接測量，第二次串接R=10k的附加電阻進(jìn)行測量，將數(shù)據(jù)記入表34中，并根據(jù)表中的要求計(jì)算出各項(xiàng)內(nèi)容。 表34 單量程電流表兩次測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)際計(jì)算值（mA）兩次測量值（mA）測量計(jì)算值（mA）絕對誤差（mA）相對誤差I(lǐng)I1I2IOII/I ´100%五實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.啟動實(shí)驗(yàn)臺上的恒壓源時(shí)，先應(yīng)使其輸出旋鈕置零位，待實(shí)驗(yàn)時(shí)慢慢增大，其輸出量的大小由該組件上數(shù)字電壓表顯示。2.恒壓源輸出不允許短路。3.電壓表并聯(lián)測量，電流表串入測量，并且要注意極性選擇。六預(yù)習(xí)與思考題1根據(jù)已知表頭的參數(shù)（1、160），計(jì)算出組成1V、10V電壓表的倍壓電阻和1mA、10mA

23、電流表的分流電阻，并計(jì)算出它們的內(nèi)電阻值；2計(jì)算用內(nèi)阻為RA的電流表測量圖32電路電流的絕對誤差和相對誤差，當(dāng)RAR時(shí)絕對誤差和相對誤差是多少？3用兩次測量法測量電壓或電流，絕對誤差和相對誤差是否等于零？為什么？七實(shí)驗(yàn)報(bào)告1完成各數(shù)據(jù)表格中各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的計(jì)算；2回答思考題。實(shí)驗(yàn)四 歐姆表的設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握歐姆表的基本原理和設(shè)計(jì)方法；2學(xué)會歐姆表的校驗(yàn)方法。二原理說明最簡單的歐姆表原理圖如圖41所示，表頭、電源US和限流電阻組成測量電路，A、B兩端與被測電阻相接，電路中的電流：顯然被測電阻越大，電流I越小。用表頭測出電流I即可間接反映電阻的值，即：=0時(shí)，流過表頭的電流正好是滿偏電流，即：則

24、限流電阻 在這種線路中，歐姆表的刻度盤具有反向和不均勻刻度的特性：當(dāng)被測電阻=0時(shí)，刻度是指針滿偏位置；當(dāng)時(shí)，刻度是指針零的位置；在電流接近零時(shí)，的變化對的影響較小，度盤上刻線比較密，在電流接近滿偏時(shí)，的變化對的影響較大，度盤上刻線比較稀，當(dāng)被測電阻等于時(shí)，表頭指針恰好指在刻度盤中心，因而將此阻值稱為中值電阻。顯然中值電阻越小，歐姆表右半部分的分度值就越小，因此使用歐姆表測量電阻時(shí)主要用分度盤的右半部和中心附近。歐姆表一般具有多個(gè)中值電阻，如R×、R×、R×等，為保證在各種中值電阻情況下，當(dāng)=0時(shí)流過表頭的電流均為表頭的滿偏電流，必須與表頭并聯(lián)分流電阻RS1、RS

25、2、RS3。 圖42示出一個(gè)具有三個(gè)中值電阻R×、R×、R×的歐姆表電路，圖中，RS1、RS2、RS3為分流電阻，R1、R2、R3為限流電阻，US通常使用15V的干電池，但該電池用久了電壓US會逐漸下降，在測量相同數(shù)值的時(shí)，流過表頭的電流就會不一樣，從而產(chǎn)生測量誤差。為此，用一個(gè)可調(diào)電阻R與表頭串聯(lián)，在US降低時(shí)減小R值，以減小測量誤差。所以使用歐姆表測量電阻前，要先將R調(diào)到合適的數(shù)值。調(diào)節(jié)方法是：將歐姆表的外接兩端鈕短路，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R，使指針指向零刻度。這一操作稱為“歐姆檔調(diào)零”。在使用歐姆表測量電阻時(shí)，必須首先進(jìn)行“歐姆檔調(diào)零”。設(shè)計(jì)圖42所示歐姆表電路的方

26、法是：（1）根據(jù)給定的、US、R和R0、I的值，計(jì)算出分流電阻、和：解上述三個(gè)聯(lián)立方程，可求得、和。（2）計(jì)算三個(gè)限流電阻、和。，得出：同理：如設(shè)定：US15V，R，R100，R0160，I，上述分流電阻和限流電阻均可計(jì)算出來。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1恒壓源（EELI、II、III、IV均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）6V（+5V），12V，030V可調(diào)或（2）雙路030V可調(diào)。）2EEL23組件（含電阻箱 、固定電阻，電位器）或EEL51組件3EEL30組件（含磁電式表頭1、160，倍壓電阻和分流電阻，電位器）四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1設(shè)計(jì)、制作歐姆表參考圖42電路，設(shè)定：US15V，R，R10

27、0，R0160，I，設(shè)計(jì)、制作具有三個(gè)中值電阻R×、R×、R×的歐姆表電路，其中，US用恒壓源的可調(diào)電壓輸出端，R用100的電位器，分流電阻和限流電阻均用電阻箱中的電阻。2繪制刻度盤并校驗(yàn)歐姆表用制作的歐姆表測量電阻箱中的12、120和1200的電阻，檢查指針是否在表頭刻度盤的中心。并用電阻箱的不同電阻值，繪制歐姆表的刻度盤。五實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1磁電式表頭有正、負(fù)兩個(gè)連接端，電路中一定要保證電流從正端流入，否則，指針將反轉(zhuǎn)。2歐姆表的表頭和分流電阻要可靠連接，不允許分流電阻斷開。六預(yù)習(xí)與思考題1歐姆表的刻度盤為什么具有反向和不均勻刻度的特性？2什么是中值電阻？當(dāng)被測電

28、阻等于中值電阻時(shí)，表頭指針在什么位置？3根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)歐姆表的測量電路，計(jì)算出分流電阻和限流電阻。七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求答思考題；2畫出具有三個(gè)中值電阻R×、R×、R×的歐姆表電路，標(biāo)明限流電阻和分流電阻的阻值；3繪制歐姆表的刻度盤；4寫出歐姆表的校驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)五 電阻元件伏安特性的測繪一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點(diǎn)測試法；2學(xué)習(xí)恒電源、直流電壓表、電流表的使用方法。二原理說明任一二端電阻元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系Uf(I)來表示，即用UI平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該電阻元件的伏安特性曲線。根據(jù)

29、伏安特性的不同，電阻元件分兩大類：線性電阻和非線性電阻。線性電阻元件的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖51中（a）所示，該直線的斜率只由電阻元件的電阻值R決定，其阻值為常數(shù)，與元件兩端的電壓U和通過該元件的電流I無關(guān)；非線性電阻元件的伏安特性是一條經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的曲線，其阻值R不是常數(shù)，即在不同的電壓作用下，電阻值是不同的，常見的非線性電阻如白熾燈絲、普通二極管、穩(wěn)壓二極管等，它們的伏安特性如圖51中（b）、（c）、（d）。在圖51中，U 0的部分為正向特性，U 0的部分為反向特性。繪制伏安特性曲線通常采用逐點(diǎn)測試法，即在不同的端電壓作用下，測量出相應(yīng)的電流，然后逐點(diǎn)繪制出伏安特性曲線

30、，根據(jù)伏安特性曲線便可計(jì)算其電阻值。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表（EEL06組件或EEL系列主控制屏）2恒壓源（EELI、II、III、IV均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）6V（+5V），12V，030V可調(diào)或（2）雙路030V可調(diào)。）3EEL23組件（含電阻箱 、固定電阻，電位器）或EEL51組件、EEL52組件四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測定線性電阻的伏安特性按圖52接線，圖中的電源U選用恒壓源的可調(diào)穩(wěn)壓輸出端，通過直流數(shù)字毫安表與1k線性電阻相連，電阻兩端的電壓用直流數(shù)字電壓表測量。調(diào)節(jié)恒壓源可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加（不能超過10V），在表51中

31、記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)。表51 線性電阻伏安特性數(shù)據(jù) U(V) 0 2 4 6 8 10 I(mA)2測定6.3V白熾燈泡的伏安特性將圖5-2中的1k線性電阻換成一只6.3V的燈泡，重復(fù)1的步驟，電壓不能超過6.3V，在表52中記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)。表52 6.3V白熾燈泡伏安特性數(shù)據(jù) U (V) 0 1 23456.3 I (mA)3測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性按圖53接線，為限流電阻，取200（十進(jìn)制可變電阻箱），二極管的型號為1N4007。測二極管的正向特性時(shí)，其正向電流不得超過25mA，二極管的正向壓降可在00.75V之間取值。特別是在0.50.75之間更應(yīng)取幾個(gè)測量點(diǎn)

32、；測反向特性時(shí)，將可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出端正、負(fù)連線互換，調(diào)節(jié)可調(diào)穩(wěn)壓輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加（不能超過30V）， 將數(shù)據(jù)分別記入表53和表54中。表53 二極管正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) U (V) 0 0.2 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75I (mA)表54 二極管反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) U (V) 0 5 10 15 20 25 30 I (mA)4測定穩(wěn)壓管的伏安特性將圖53中的二極管1N4007換成穩(wěn)壓管2CW51，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的測量，其正、反向電流不得超過±20mA，將數(shù)據(jù)分別記入表5和表5中。表5 穩(wěn)壓管正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U (V) 0

33、0.2 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75I (mA)表5 穩(wěn)壓管反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) U (V)011.52.2.52.833.23.53.55 I (mA)五實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1測量時(shí)，可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出電壓由0緩慢逐漸增加，應(yīng)時(shí)刻注意電壓表和電流表，不能超過規(guī)定值。2穩(wěn)壓電源輸出端切勿碰線短路。3測量中，隨時(shí)注意電流表讀數(shù)，及時(shí)更換電流表量程，勿使儀表超量程。六預(yù)習(xí)與思考題1線性電阻與非線性電阻的伏安特性有何區(qū)別？它們的電阻值與通過的電流有無關(guān)系？2如何計(jì)算線性電阻與非線性電阻的電阻值？3請舉例說明哪些元件是線性電阻，哪些元件是非線性電阻，它們的伏安特性曲線

34、是什么形狀？4設(shè)某電阻元件的伏安特性函數(shù)式為If（U），如何用逐點(diǎn)測試法繪制出伏安特性曲線。 七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出各個(gè)電阻的伏安特性曲線。2根據(jù)伏安特性曲線，計(jì)算線性電阻的電阻值，并與實(shí)際電阻值比較。3根據(jù)伏安特性曲線，計(jì)算白熾燈在額定電壓（6.3V）時(shí)的電阻值，當(dāng)電壓降低20時(shí)，阻值為多少？4回答思考題。實(shí)驗(yàn)六 未知電阻元件伏安特性的測繪一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點(diǎn)測試法；2學(xué)會應(yīng)用伏安法識別常用電阻元件類型的方法；3掌握直流恒壓電源、直流電壓表、電流表的使用方法。二原理說明任一電阻元件兩端的電壓U與通過該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系Uf

35、(I)，可用UI平面上的一條伏安特性曲線來表示， 根據(jù)伏安特性曲線的形狀，電阻元件分兩大類：線性電阻和非線性電阻。線性電阻元件的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，該直線的斜率只由電阻元件的電阻值R決定，其阻值為常數(shù)，與元件兩端的電壓U和通過該元件的電流I無關(guān)；非線性電阻元件的伏安特性是一條經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的曲線，其阻值R不是常數(shù)，即在不同的電壓作用下，電阻值是不同的，常見的非線性電阻如白熾燈絲、普通二極管、穩(wěn)壓二極管等，它們的伏安特性見實(shí)驗(yàn)五中的圖51。識別常用電阻元件的類型，首先是采用逐點(diǎn)測試法繪制它們的伏安特性曲線，然后根據(jù)伏安特性曲線的形狀，參考已知電阻元件的伏安特性曲線，如實(shí)驗(yàn)五中的圖

36、51，便可判斷出未知電阻元件的類型，并且，根據(jù)伏安特性曲線可以計(jì)算它們的電阻值。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表（EEL06組件或EEL系列主控制屏）2恒壓源（EELI、II、III、IV均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）6V（+5V），12V，030V可調(diào)或（2）雙路030V可調(diào)。）3EEL30組件（含未知元件17）或EEL51組件（含未知元件15）四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測定電阻元件1的伏安特性按圖61接線，圖中的電源U選用恒壓源的可調(diào)穩(wěn)壓電源輸出端，通過直流數(shù)字毫安表與元件1相連，元件1兩端的電壓用直流數(shù)字電壓表測量。測正向特性：調(diào)節(jié)可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開始

37、緩慢地增加（不能超過10V），在表61中記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，電流限制在100 mA以內(nèi)。測反向特性：將可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出端正、負(fù)連線互換，調(diào)節(jié)可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加（不能超過10V），在表61中記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，電流限制在100mA以內(nèi)。表61 電阻元件1伏安特性數(shù)據(jù)U（V） 0 I（mA） 02測定電阻元件25的伏安特性 將圖61中的元件1分別換成元件25 ，重復(fù)1的步驟，在表62中記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)。表62 電阻元件25伏安特性數(shù)據(jù)元件 2U（V）0I（mA）0元件3U（V）0I（mA）0元件4U（V）0I（mA）0元件5U（V

38、） 0I（mA）0五實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1測量時(shí)，可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出電壓由0緩慢逐漸增加，應(yīng)時(shí)刻注意電壓表不能超過±10伏，電流表不超過±100mA。2穩(wěn)壓電源輸出端切勿碰線短路。3測量中，隨時(shí)注意電流表讀數(shù)，及時(shí)更換電流表量程，勿使儀表超量程。六預(yù)習(xí)與思考題1線性電阻與非線性電阻的伏安特性有何區(qū)別？它們的電阻值如何計(jì)算？2如何用實(shí)驗(yàn)方法識別未知電阻元件的類型？ 七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1回答思考題；2根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出各個(gè)元件的伏安特性曲線，并說明它們是什么電阻元件；3根據(jù)繪制的伏安特性曲線，計(jì)算線性電阻的電阻值，以及二極管正向電壓為0.7V和0.4V時(shí)的電阻值；4根據(jù)繪制

39、的伏安特性曲線，說明幾種非線性電阻元件的正向特性和反向特性的形狀有何異同？實(shí)驗(yàn)七 電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會測量電路中各點(diǎn)電位和電壓的方法，理解電位的相對性和電壓的絕對性；2學(xué)會電路電位圖的測量、繪制方法；3掌握使用直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表的使用方法。二原理說明在一個(gè)確定的閉合電路中，各點(diǎn)電位的大小視所選的電位參考點(diǎn)的不同而異，但任意兩點(diǎn)之間的電壓（即兩點(diǎn)之間的電位差）則是不變的，這一性質(zhì)稱為電位的相對性和電壓的絕對性。據(jù)此性質(zhì)，我們可用一只電壓表來測量出電路中各點(diǎn)的電位及任意兩點(diǎn)間的電壓。若以電路中的電位值作縱坐標(biāo)，電路中各點(diǎn)位置（電阻或電源）作橫坐標(biāo)，將測量到的各點(diǎn)

40、電位在該坐標(biāo)平面中標(biāo)出，并把標(biāo)出點(diǎn)按順序用直線條相連接，就可得到電路的電位圖，每一段直線段即表示該兩點(diǎn)電位的變化情況。而且，任意兩點(diǎn)的電位變化，即為該兩點(diǎn)之間的電壓。在電路中，電位參考點(diǎn)可任意選定，對于不同的參考點(diǎn)，所繪出的電位圖形是不同，但其各點(diǎn)電位變化的規(guī)律卻是一樣的。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字毫安表（根據(jù)型號的不同，EEL型為單獨(dú)的MEL06組件，其余型號含在主控制屏上）2恒壓源（EEL、均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）6 V（+5V），12V，030V可調(diào)或（2）雙路030V可調(diào)。）3EEL30組件（含實(shí)驗(yàn)電路）或EEL53組件四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖71

41、所示，圖中的電源US1用恒壓源中的6V（5V）輸出端，US2用030V可調(diào)電源輸出端，并將輸出電壓調(diào)到12V。1測量電路中各點(diǎn)電位以圖71中的A點(diǎn)作為電位參考點(diǎn)，分別測量B、C、D、E、F各點(diǎn)的電位。用電壓表的黑筆端插入A點(diǎn)，紅筆端分別插入B、C、D、E、F各點(diǎn)進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)記入表71中。以D點(diǎn)作為電位參考點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，測得數(shù)據(jù)記入表71中。2測量電路中相鄰兩點(diǎn)之間的電壓值在圖71中，測量電壓UAB：將電壓表的紅筆端插入A點(diǎn)，黑筆端插入B點(diǎn)，讀電壓表讀數(shù)，記入表71中。按同樣方法測量UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，測量數(shù)據(jù)記入表71中。表71 電路中各點(diǎn)電位和電壓數(shù)據(jù) 單位：V電

42、位參考點(diǎn)VAVBVCVDVEVFUABUBCUCDUDEUEFUFAA0D0五實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1EEL30組件中的實(shí)驗(yàn)電路供多個(gè)實(shí)驗(yàn)通用，本次實(shí)驗(yàn)沒有用到電流插頭和插座。2實(shí)驗(yàn)電路中使用的電源US2用030V可調(diào)電源輸出端，應(yīng)將輸出電壓調(diào)到12V后，再接入電路中。并防止電源輸出端短路。3使用數(shù)字直流電壓表測量電位時(shí)，用黑筆端插入?yún)⒖茧娢稽c(diǎn)，紅筆端插入被測各點(diǎn)，若顯示正值，則表明該點(diǎn)電位為正（即高于參考點(diǎn)電位）；若顯示負(fù)值，表明該點(diǎn)電位為負(fù)（即該點(diǎn)電位低于參考點(diǎn)電位）。4使用數(shù)字直流電壓表測量電壓時(shí)，紅筆端插入被測電壓參考方向的正（）端，黑筆端插入被測電壓參考方向的負(fù)（）端，若顯示正值，則表明電壓參

43、考方向與實(shí)際方向一致；若顯示負(fù)值，表明電壓參考方向與實(shí)際方向相反。五預(yù)習(xí)與思考題1電位參考點(diǎn)不同，各點(diǎn)電位是否相同？任兩點(diǎn)的電壓是否相同，為什么？2在測量電位、電壓時(shí)，為何數(shù)據(jù)前會出現(xiàn)±號，它們各表示什么意義？3什么是電位圖形？不同的電位參考點(diǎn)電位圖形是否相同？如何利用電位圖形求出各點(diǎn)的電位和任意兩點(diǎn)之間的電壓。六實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別繪制出電位參考點(diǎn)為A點(diǎn)和D點(diǎn)的兩個(gè)電位圖形。2根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算出各點(diǎn)電位和相鄰兩點(diǎn)之間的電壓值，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較，對誤差作必要的分析。3回答思考題。實(shí)驗(yàn)八 基爾霍夫定律的驗(yàn)證 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證基爾霍夫定律，加深對基爾霍夫定律的理解；2掌握直流

44、電流表的使用以及學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法；3學(xué)習(xí)檢查、分析電路簡單故障的能力。二原理說明1基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律和電壓定律是電路的基本定律，它們分別用來描述結(jié)點(diǎn)電流和回路電壓，即對電路中的任一結(jié)點(diǎn)而言，在設(shè)定電流的參考方向下，應(yīng)有I 0，一般流出結(jié)點(diǎn)的電流取正號，流入結(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)號；對任何一個(gè)閉合回路而言，在設(shè)定電壓的參考方向下，繞行一周，應(yīng)有U 0，一般電壓方向與繞行方向一致的電壓取正號，電壓方向與繞行方向相反的電壓取負(fù)號。在實(shí)驗(yàn)前，必須設(shè)定電路中所有電流、電壓的參考方向，其中電阻上的電壓方向應(yīng)與電流方向一致，見圖81所示。2檢查、分析電路的簡單故障電路常見的簡單故障一般出現(xiàn)在連線或元件部分。連線部分的故障通常有連線接錯(cuò)，接觸不良而造成的斷路等；元件部分的故障通常有接錯(cuò)元件、元件值錯(cuò)，電源輸出數(shù)值（電壓或電流）錯(cuò)等。故障檢查的方法是用用萬用表（電壓檔或電阻檔）或電壓表在通電或斷電狀態(tài)下檢查電路故障。（1）通電檢查法：在接通電源的情況下，用萬用表的電壓檔或電壓表，根據(jù)電路工作原理，如果電路某兩點(diǎn)應(yīng)該有電壓，電壓表測不出電壓，或某兩點(diǎn)不應(yīng)該有電壓，而電壓表測出了電壓，或所測電壓值與電路原理不符，則故障必然出現(xiàn)在此兩點(diǎn)間。（2）斷電檢查法：在斷開電源的情況下，用萬用表的電阻檔，根據(jù)電