电路分析实验.docx
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电路分析实验
实验一仪表电压、电流量程的扩展
一．实验目的
1．掌握直流电压表、电流表扩展量程的原理和设计方法；
2．学会校验仪表的方法。
二．原理说明
多量程电压表或电流表由表头和测量电路组成。
表头通常选用磁电式仪表，其满量程和内阻RIR表示。
用I和0RRm0ｍ12）电压表的测量电路如多量程（如1V、10V称为倍压电阻，它们R图1－1所示，图中R、21+的阻值与表头参数应满足下列方程：
--1V10VV1?
R）?
I（R1m0图1-1V10）?
RI（?
R?
R20m1多量程（如10ｍA、100ｍA、500ｍA）电流表的测量电路如图1－2所示，图中R、3称为分流电阻，它们的大小与表头参数应满足下列方程：
RR、54?
310?
）?
10（R?
R?
R?
RIRI0503m4m
3?
10?
）?
100R（R?
R）I?
（R?
R5m03ａ3?
10?
R500?
?
（R?
RR）I?
5430m10mA100mA500当表头参数确定后，倍压电阻和分流电阻均可图1-2计算出来。
根据上述原理和计算，可以得到仪表扩展量程的方法。
扩展电压量程：
用表头直接测量电压的数值为IR，当用它来测量1V电压时，必须串0ｍ联倍压电阻R，若测量10V电压时，必须串联倍压电阻R和R。
211扩展电流量程：
用表头直接测量电流的数值为I，当用它来测量大于I的电流时，必ｍｍ须并联分流电阻R、R、R，如图1－2所示，当测量10ｍA时，‘－'端从‘ａ'引出，543当测量100ｍA时，‘－'端从‘ｂ'引出，当测量500ｍA时，‘－'端从‘ｃ'引出。
通常，用一个适当阻值的电位器与表头串联，以便在校验仪表时校正测量数值。
磁电式仪表用来测量直流电压、电流时，表盘上的刻度是均匀的（即线性刻度）。
因而，扩展后的表盘刻度根据满量程均匀划分即可。
在仪表校验时，必须首先校准满量程，然后逐一校验其它各点。
三．实验设备
1．直流数字电压表、直流数字电流表（EEL－06组件或EEL系列主控制屏）
2．恒压源（EEK—I、II、III、IV均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配++）可调。
0~30V）双路2可调或（0~30V，+12V，）5V（6V）1置（．
3．EEL－23组件（含电阻箱、固定电阻，电位器）或EEL—51组件、EEL—52组件
4．EEL－30组件或EEL—37组件、EEL—56组件（含磁电式表头1ｍＡ、160Ω，倍压电阻和分流电阻，电位器）
四．实验内容
1．扩展电压量程（1V、10V）
参考图1－1电路，首先根据表头参数I（1ｍＡ）和R（160Ω）计算出倍压电阻R、10ｍR，然后用EEL－30组件中的表头和电位器RP1以及倍压电阻R、R相串联，分别组成2121V和10V的电压表。
用它测量恒压源可调电压输出端电压，并用直流数字电压表校验，如在满量程时有误差，用电位器RP1调整，然后校验其它各点，将校验数据记录在自拟的数据表格中。
2．扩展电流量程（10ｍA、100ｍA、500ｍA）
参考图1－2电路，根据表头参数I（1ｍＡ）和R（160Ω）计算出分流电阻R、R、403ｍR，首先用EEL－30组件中的表头和电位器RP串联，然后25和分流电阻R、R、R并联。
当测量10ｍA时，‘－'端从543
mAmA‘－'端从‘ｂ'引出，当A时，‘ａ'引出，当测量100ｍ+R3时，‘－'端从‘ｃ'引出。
用它测量图1－测量500ｍAL112V所示电路中的电流，并用直流数字电流表校验，如在满量程RL2调整，然后校验其它各点，将校验RP2时有误差，用电位-数据记录在自拟的数据表格中。
图1-33中，电源用恒压源的12V输出端，制作的电流－图1表、直流数字电流表和电阻R、R串联，其中，R＝51Ω，R用1ｋΩ的电位器（均在L2L2L1L1EEL－23组件中）。
如您的设备为EEL—V型，则需EEL—51组件和EEL—52组件。
五．实验注意事项
1．磁电式表头有正、负两个连接端，电路中一定要保证电流从正端流入，否则，指针将反转。
2．电流表的表头和分流电阻要可靠连接，不允许分流电阻断开。
3．校准1V和10V电压表满量程时，均要调整电位器RP1。
同样，在校准10ｍA、100ｍA、500ｍA电流表满量程时，均要调整电位器RP2。
4．实验台上恒压源的可调稳压输出电压的大小，可通过粗调（分段调）波动开关和细调（连续调）旋钮进行调节，，并由该组件上的数字电压表显示。
在启动恒压源时，先应使其输出电压调节旋钮置零位，
六．预习与思考题
1．设计1V和10V电压表的测量电路，计算出满足实验任务要求的各量程的倍压电阻。
自拟记录校验数据的表格。
2．设计10ｍA、100ｍA和500ｍA电流表的测量电路，计算出满足实验任务要求的各量程的分流电阻。
自拟记录校验数据的表格。
．
3．电压表和电流表的表盘如何刻度？
4．如何对扩展量程后的电压表和电流表进行校验？
七．实验报告要求
1．画出1V、10V电压表和10ｍA、100ｍA、500ｍA电流表的测量电路，标明倍压电阻和分流电阻的阻值。
2．根据校验数据写出电压表和电流表的校验报告。
3．已知表头参数：
1ｍＡ、160Ω，设计一个万用表（部分）测量电路，要求能测量1V、10V直流电压和10ｍA、100ｍA、500ｍA直流电流。
。
4和3．回答思考题4．
实验二基本电工仪表的使用与测量误差的计算
一．实验目的
1.
2.3.4.二．实验原理
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所示，测量电阻－1内阻，分别用R和R表示。
如图2AVR1RRUR时，电压表与两端电压并联，只有电压表内阻
V222?
?
无穷大，才不会改变电路原来的状态。
如果测量电路的电RVRUUV22I，电流表串入电路，要想不改变电路原来的状态，电流?
?
。
但实际使用的电压表和电流R必须等于零，流表的内阻AI串入表一般都不能满足上述要求，即它们的内阻不可能为无穷RAA大或者为零，因此，当仪表接入电路时都会使电路原来的状态产生变化，使被测的读数值与电路原来的实际值之间图2-1产生误差，这种由于仪表内阻引入的测量误差，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，我们总是希望电压表的内阻越接近无穷大越好，而电流表的内阻越接近零越好。
RIIAmA．用‘分流法'测量电流表的内阻1
A测试电路如图I，设被测电流表的内阻为R，满量程电流为AｍSＩ，使电流表调节恒流源的输出电流,首先断开开关Ｓ,2－2所示RI,I指针达到满偏转,即＝I＝I。
并保持值不变然后合上开关S,IIAｍRＲ满量程位置，即使电流表的指针指在1/2调节电阻箱的阻值,可调恒流源Im?
I?
I图2-2SA2RR?
。
则电流表的内阻A2．用‘分压法'测量电压表的内阻R，测，满量程电压为设被测电压表的内阻为URUｍVVmR调节恒压源的,3所示首先闭合开关Ｓ,2试电路如图－
V?
。
输出电压U，使电压表指针达到满偏转即U＝UU＝?
?
ｍV?
UURVＲ的阻调节电阻箱值不变并保持然后断开开关S,U,1/2使电压表的指针指在,值满量程位置，即S?
U?
可调恒压源图2-3．
Um?
U?
URV2R?
R。
则电压表的内阻V不为无穷大，在测量电压时引入的方法误差计算如下：
图2－1电路中，由于电压表的内阻RVR2UU?
/2RR上的电压为：
，则U=UR,若=22122R?
R21RR2V?
R?
并联后，R值，当R，以此来代替与的电压表来测现用一内阻RU2V2V2RR?
2VRR2VR+R2V?
U?
?
U,上式的R22RR2V?
R1R+R2V绝对误差为RR2V2R+RRRR2V221?
U?
U?
?
U?
U?
）?
U?
（?
22RR）RR）（RR?
RR?
R?
R（R?
R2V121221VV12?
R1R+R2VU?
?
UR?
R?
R若V216U?
U?
U622?
100?
?
33.3?
100?
?
U00000000UU22本实验使用的电压表和电流表采用实验一的表头（1ｍＡ、160Ω）及其制作的电压表（1V、10V）和电流表（1ｍＡ、10ｍＡ）。
三．实验设备
1．直流数字电压表、直流数字电流表（EEL－06组件或EEL系列主控制屏）
2．恒压源（EEL—I、II、III、IV均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配置
（1）＋6V（＋5V），＋12V，0～30V可调或
（2）双路0～30V可调。
）
3．恒流源（0～500ｍＡ可调）
4．EEL－23组件（含电阻箱、固定电阻，电位器）或EEL—51组件
5．EEL－30组件（含磁电式表头1mA、160Ω，倍压电阻和分流电阻，电位器）
四．实验内容
1．根据‘分流法'原理测定直流电流表1mA和10mA量程的内阻
?
?
?
mA1三组串联，、Ω1、Ω10、Ω100用为电阻箱，R其中所示，2-2实验电路如图
电流表用表头和电位器RP2串联组成，10mA电流表由1mA电流表与分流电阻并联而成（具体参数见实验一），两个电流表都需要与直流数字电流表串联（采用20mA量程档），由可调恒流源供电，调节电位器RP2校准满量程。
实验电路中的电源用可调恒流源，测试内容见表2－1
表2－1电流表内阻测量数据
S断开，调节恒源，S闭合，调节电阻R，R计算内阻R被测表量程A（Ω）使I＝I＝I（mA）使I（mA）＝I＝I/2（mA）（Ω）ARAｍｍ1
10
2．根据‘分压法'原理测定直流电压表1V和10V量程的内阻
?
?
?
?
1Ω、10、Ω100Ω、2-3实验电路如图所示，其中R为电阻箱，用四组串1ｋΩ联，1V、10V电压表分别用表头、电位器RP1和倍压电阻串联组成（具体参数见实验一），两个电压表都需要与直流数字电压表并联，由可调恒压源供电，调节电位器RP1校准满量程。
实验电路中的电源用可调恒压源，测试内容见表2－2
电压表内阻测量数据2－2表
R计算RSS闭合，调节恒压源，断开，调节电阻R，使被测表量程V
））（（Ω）Ω（＝U使（V）U＝U＝（V）UU＝U/2VVRVｍｍ1
10
3．方法误差的测量与计算
实验电路如图2-1所示，其中R＝300Ω1压U之值，并计算测量的绝对误差和相2对误差，实验和计算数据记入表2－3
表2－3方法误差的测量与计算
计算值U实测值U'绝对误差?
U?
UR相对误差?
/U100?
=U－U'22222V
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。
在启动这
2.
3.电压表并联测量，电流表串入测量，并且要注意极性与量程的合理选择。
六．预习与思考题
1．根据已知表头的参数（1ｍＡ、160Ω），计算出组成1V、10V电压表的倍压电阻和的分流电阻。
10mA、1mA．
2．若根据图2－2和图2－3已测量出电流表1mA档和电压表1V档的内阻，可否直接计算出10mA档和10V档的内RRAAAA的电流表．用量程为10A3?
?
UR电流时，仪表读测实际值为8ARURVRVV?
V?
，求测量的绝对误差数为8.1A（）a（b）为伏（b）2-4（a）、4．如图图2-4被测安法测量电阻的两种电路，RRRR的相对误差。
求两种电路测电阻,电阻的实际值为，电压表的内阻为，电流表的内阻为AV七．实验报告要求
1．根据表2－1和表2－2数据，计算各被测仪表的内阻值，并与实际的内阻值相比较；
2．根据表2－3数据，计算测量的绝对误差与相对误差；
3
减小仪表测量误差的
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