常用电工仪表的使用与测量误差的计算

[实验目的]

熟悉各类测量仪表,各类电源的布局及使用方法;

掌握电压表,电流表内电阻的测量方法;

熟悉电工仪表测量误差的计算方法.

[实验说明]

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,这就导致了仪表的度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.

[实验设备]

序号	名称	型号与规格	数量	备注
1	可调直流稳压源		1
2	可调恒流源		1
3	万用表	MF500B或其他	1
4	电位器	10KΩ	1
5	电阻器	8.2KΩ,10KΩ	若干

[实验内容]

本实验测量电流表的内阻采用'分流法',如图1-1所示



其中A为被测内阻(

)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

为固定电阻器之值,

可由电阻箱的刻度盘上读得.

 
实物图由此显示:



电流表读数



 
Proteus制图



结果:

被测电流表量程	S断开时的I(mA)	S闭合时的(mA)	(Ω)	(Ω)	计算内阻 (Ω)
2mA	2mＡ	1ｍＡ	０.３ｋΩ	１０ＫΩ	３.４３ＫΩ
20mA	20ｍＡ	10ｍＡ	０.３３ｋΩ	１０ＫΩ	３.１３ＫΩ

 
２.测量电压表的内阻采用分压法,如图１-２所示.



Ｖ为被测内阻(

)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

使电压表Ｖ的指示值减半.此时有:

,电阻箱刻度盘读出值

加上固定电阻

,即为被测电压表的内阻值.电压表的灵敏度为:

.

实物图由此展示:



万用表结果展示:



 

 
ｐｒｏｔｕｓ制图:



结果

被测电压表量程	Ｓ闭合时读数(Ｖ)	Ｓ断开时读数(Ｖ)	(ＫΩ)	(ＫΩ)	计算内阻 (ＫΩ)	Ｓ
１０Ｖ	３Ｖ	０.９Ｖ	０.４３	５	５.４３	０.５４３

 
３.仪器内阻引起的测量误差(通常称之为方法误差,而仪器本身结构引起的误差成为仪表基本误差)的计算.图１-３所示的电路为例,

上的电压为

,若

,则

.

    现有一内阻为

的电压表来测量

的值,当

与

关联后,

来替代上式中的

,则得

化简后得:


若

,则得

,相对误差为:





 

 
实物图展示:



万用表结果:



ｐｒｏｔｕｓ制图:



结果:

Ｕ	(ＫΩ)	(ＫΩ)	(ＫΩ)	计算值 (Ｖ)	实测值 (Ｖ)	绝对误差	绝对误差
10ｖ	10	20	5.43	6	6.69	3.67	11.5%

[实验注意事项]

实验台上提供所有实验的电源,直流稳压电源和恒流源均可调节其输出量,并由数字电压表和数字毫安表显示其输出量的大小,启动电源之前,应使其输出旋钮置于零位,实验时再缓缓地增减输出.

稳压源的输出不允许短路,恒流源的输出不允许开路.

电压表应与电路并接使用,电流表与被测电路串接使用,并且都要注意极性与量程的合理选择.

[思考与小结]

本次实验过程中遇到了很多问题其中有很多工作箱有仪器损坏的问题,经过我们做实验得知,我们监测出电流表已坏,但输出电流源能用,因此我们采用用万用表来完成本次实验.因为只有实验一用的到电流表,所以之后的两个实验完全没有影响.

此外,本次实验1中万用表只有2mA和20mA的量程,因此我们改进了实验,采用了2mA和20mA而没用1mA和10mA.

实验3中我们实验箱最大电压源输出为12v完全没有原实验的20v因此我们改进实验改20v为10v并进行了测量,

希望小组成员的努力,实验将会做的越快越好.