生物学院用书电工技术实验指导书.doc

第2部分 实验部分 第三章 直流电路实验 3.1 基本电工仪表的使用与测量误差计算 一、实验目的 1、学习直流稳压电源的使用方法。 2、掌握电压表、电流表内电阻的测量方法。 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，这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。 图3-1-1 2、本实验测量电流表的内阻采用“分流法”，如图3-1-1所示。A为被测内阻（）的直流电流表，测量时先不接支路，调节电流源的输出电流I，使A表指针满偏转，然后接上支路，并保持I值不变，调节电阻箱的阻值，使电流表的指针指在 1∕2满偏转位置，此时有： ∴∥ R为固定电阻器之值，由电阻箱的刻度盘上读得。 3、测量电压表的內阻采用分压法，如图3-1-2所示。V为被测内阻()的电压表，测量时先不接及，调节直流稳压源的输出电压使电压表V的指针满偏。然后接入及，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： （∕V）上的电压为： ，若，则 现用一内阻为的电压表来测量值，当与并联后， ，以此来替代上式中的则得： 绝对误差： U 化简后得 若，则得： 相对误差：U％100％×100％=–33.3 三、仪器设备 可调直流稳压源 一台 可调恒流源 一台 万用表 一块 四、实验内容 1、根据“分流法”原理测定FM-30型万用表直流毫安5mA和50mA档量限的内阻，线路如图3-1-1所示。数据记入表3-1-1。 表3-1-1 被测电流表量限 计算内阻 5ｍA 50ｍA 2、根据“分压法”原理按图3-1-2接线，测定万用表直流电压1V和5V档量限的内阻。数据记入表3-1-2。 表3-1-2 被测电压表量限 计算内阻 S 1V 5V 3、用万用表直流电压5V档量程测量图3-1-3电路中R上的电压之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。数据记入表3-1-3。 表3-1-3 U 计算 测量 绝对误差 相对误差 10V 10KΩ 20KΩ 五、注意事项 稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。 六、思考题 1、根据实验内容1和2，若已求出5mA档和1V档的内阻，可否直接计算得出50mA档和5V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。 （a） （b） 图 3-1-4 3、如图3-1-4（a）、（b）为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际值为，电压表的内阻为，电流表的内阻为，求两种电路测电阻的相对误差。 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、计算实验内容3的绝对误差与相对误差。 3、对思考题的计算。 4、其他（包括实验的心得、体会及意见等）。 3.3 线性有源二端网络等效参数的测定 一、实验目的 1、验证戴维南理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2、掌握测量线性有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1、任何—个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用—个等效电压源来代替，此电压源的电动势等于这个有源二端网络的开路电压、其等效内阻等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。、和称为有源二端网络的等效参数。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流等于这个有源二端网络的短路电流，其等效内阻定义同戴维南定理。 2、有源二端网络等效参数的测量方法 （1）开路电压、短路电流法 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流，则内阻为： （2）伏安法 用电压表、电流表测出有源二端络的外特性如图3-3-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgΦ，则内阻： 用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值时的输出端电压值，则内阻为： 图3-3-1 图3-3-2 （3）半