21基本电工仪表的使用及测量误差的计算 、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。 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
2.1 基本电工仪表的使用及测量误差的计算 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
① 可调电流源 2.用“分流法”测量电流表的内阻 如图1-1所示。A为被测内阻(R)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,此时有 IA=Is=I/2 。RA=RB∥R R为固定电阻器之值,R可由电阻箱的刻度盘上读得
可调电流源 R1 IS IA S A RA RB 2. 用“分流法”测量电流表的内阻 如图1-1所示。A为被测内阻(RA)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，此时有 IA＝IS＝I/2 ∴ RA＝RB∥R1 R1为固定电阻器之值，RB可由电阻箱的刻度盘上读得
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(R)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R使电压 表V的指示值减半。此时有:R1=R3+R1电压表的灵敏度 为:S=R/U(9/V)。 式中U为电压表满偏时的电压值。 R RI 可调稳压源 图1-2
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。 V R RV B S R1 可调稳压源 图 1-2
4.仪表内阻引起的测量误差的计算 通常称之为方法误差,而仪表本身结构引起的误差称为 仪表的基本误差。 (1)以图1-3所示电路为例,R1上的电压为 R R U V,若R1=R2,则UR R1+R2 2 RQR现用一内阻为R的电压表来测量值, B RUR 图1-3 Rv与R1并联后,RAB 以此来替代 Rv+R1 RV R1 RV+R1 上式中的R1,则得UR1 RVR RV+R1
U2 4. 仪表内阻引起的测量误差的计算 通常称之为方法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为 仪表的基本误差。 R R A V B Rｖ U 2 1 图 1-3 （1）以图1-3所示电路为例，R1上的电压为 UR1＝─── V，若R1＝R2，则 UR1＝─ V。 R1 1 R1＋R2 2 现用一内阻为RV的电压表来测量UR1值，当 RV与R1并联后，RAB＝───，以此来替代 RV R1 RV＋R1 上式中的R1，则得U'R1＝────── V RV＋R1 RV R1 ──── RV R1 ─── ＋ R2 RV＋R1
R.R R+R R 绝对误差:AU=U1-UB1=U R.R R +r +r R +R 2 RIR.U 化简后得:△U R、R12+2RR2+R2)+R,R2R,+R2 若R1=R2=Rv,则得△U= 相对误差: △U9UR-U×100%W100%=-33% -U/6 R1
( ) ( ) 1 2 1 2 2 1 2 2 2 V 1 2 1 2 1 2 1 2 V 1 V 1 V 1 V 1 R1 R1 R R 2R R R R R R R R R U : U R R R R R R R R R R R R U U U U + + + + − = + − + + + = − = 化简后得 绝对误差： 若 R1＝R2＝RV，则得△U ＝－ ─ U 6 相对误差 : △U％＝─────×100％＝── ×100％＝－33.3% U'R1－UR1 -U/6 UR1 U/2