【正文】 目的 1. 進一步了解電壓表、 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. 掌握減小因儀表內(nèi)阻所引起的測量誤差的方法。 二、原理說明 減小因儀表內(nèi)阻而產(chǎn)生的測量誤差的方法有以下兩種： 1. 不同量限兩次測量計算法 當電壓表的靈敏度不夠高或電流表的內(nèi)阻太大時，可 利用多量限儀表對同一被測量用不同量限進行兩次測 量， 用所得讀數(shù)經(jīng)計算后可得到較準確的結(jié)果。 如圖 21 所示電路，欲測量具有較大 內(nèi)阻 R0 的電動勢 US 的開路電壓 Uo 時，如果所用電壓表的內(nèi)阻 Rv 與 R0 相 差不大時，將會產(chǎn)生很大的測量誤差。 設(shè)電壓表有兩檔量限， U U2 分別為在這兩個不同量限下測得的電壓值，令 Rv1 和Rv2分別為這兩個相應(yīng)量限的內(nèi)阻，則由圖 21 可得出 Ul＝10 1VVRRR? US U2=20 2VVRRR? US 由以上兩式可解得 US和 R0。其中 US（即 Uo）為： US＝ ? ?1221 1221 VV VV RURURRUU ? ? 由此式可知，當電源內(nèi)阻 R0與電壓表的內(nèi)阻 Rv相差不大時，通過上述的兩次測量， 即可計算出開路電壓 Uo 的大小，且其準確度要比單次測量好得多。 對于電流表，當其內(nèi)阻較大時，也可用 類似的方法測得較準確的結(jié)果。如圖 22 所示電路， 不接入電流表時的電流為 I＝RUS 。接入內(nèi)阻為 RA 的電流表 A時，電路中的電流變?yōu)?I39。＝ASRRU? , 如果 RA＝ R，則 I39。＝ I/2，出現(xiàn)很大的誤差。 如果用有不同內(nèi)阻 RA RA2的兩檔量限的電流表作兩次測量并經(jīng)簡單的計算就可得到 較準確的電流值。按圖 22 電路，兩次測量得 Il＝1ASRRU? I2＝2ASRRU? 由以上兩式可解得 US和 R，進而可得： I＝RUS＝ ? ?2211 2121 AA AA RIRIRRII ? ? 2. 同一量限兩次測量計算法 如果電壓表（或電流表）只有一檔量限，且電壓表的內(nèi)阻較?。ɑ螂?流表的內(nèi)阻較大）時，可用同一量限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。VURU00SvRAR IU S圖 21 圖 22 5 第二次測量時必須在電路中串入一個已知阻值的附加電阻。 (1) 電壓測量──測量如圖 23 所示電路的開路電壓 Uo。 設(shè)電壓表的內(nèi)阻為 Rv。第一次測量，電壓表的讀數(shù)為 U1。 第二次測量時應(yīng)與電壓表串接一個已知阻值的電阻器 R， 電壓表讀數(shù)為 U2。由圖可知： Ul＝VSV RRUR?0, U2＝VSV RRRUR ??0。 由此兩式可解得 E 和 Ro，則 US（即 Uo）為： US＝ Uo＝ ? ?21 21 UURURUV ? 。 (2) 電流測量──測量如圖 24 所示電路的電流 I。 設(shè)電流表的內(nèi)阻為 RA。第一次測量電流表的讀數(shù)為 I1。 第二次測量時應(yīng)與電流表串接一個已知阻值的電阻器 R，電流表讀數(shù)為 I2。由圖可知： Il＝ASRRU? I2＝ RRR UAS ?? 由以上兩式可解得 US和 R0，從而可得： I＝RUS＝ ? ?AA RIRRIRII11 21 ?? 由以上分析可知，當所用儀表的內(nèi)阻與被測線路的電阻相差不大時，采用多量限儀表 不同量限兩次測量法或單量限儀表兩次測量法，通過計算就可得到比單次測量準確得多的結(jié)果。 三、 實訓 設(shè)備 序號 名 稱 型號與規(guī)格 數(shù) 量 備注 1 直流穩(wěn)壓電源 0~30V 1 2 指針式萬用表 MF47 或其他 1 自備 3 直流 毫安 表 0~2020mA 1 4 可調(diào)電阻箱 0~9999Ω 1 DDZ12 5 電阻器 按需選擇 四、 實訓 內(nèi)容 1. 雙量限電 壓表兩次 測量 法 按圖 23 電路， 實訓 中利用 實訓 臺上的一路直流穩(wěn)壓電源，取 US＝ ， Ro選用 50kΩ (取自電阻箱 )。用指針式萬用表的直流電壓 10V兩檔量限進行兩次測量，最后算出開路電壓 U’o之值。 萬用表電壓量限 （ V） 內(nèi)阻值 （ kΩ ） 兩個量限的測量值 U （ V） 電路計算值 U0 （ V） 兩次測量計算值 U’0 (V) U 的相對 誤差值 (%) U’0的相對誤差 (%) 10 R UVVRRvvRooU S IR 0A AR RRA AU S圖 23 圖 24 6 R10V參照 實訓 一的結(jié)果。 2. 單量限電壓表兩次測量法 實訓 線路 同上。先用上述萬用表直流電壓 量限檔直接測量，得 U1。然后串接 R＝ 10kΩ的附加電阻器再一次測量，得 U2。計算開路電壓 U’o 之值。 實際計算值 兩次測量值 測量計算值 U1的相對誤差 U’0的相對誤差 （ %） U0（ V） U1（ V） U2（ V） U’0 (V) (%) 3. 雙量限電流表兩次測量法 按圖 22 線路進行 實訓 ， US＝ ， R＝ 300Ω (取自電阻箱 )，用萬用表 5mA兩檔電流量限進行兩次測量，計算出電路的電流值 I’。 萬用表電流量限 內(nèi)阻值 （ Ω ） 兩個量限的測量值 I1 （ mA） 電路計算值 I （ mA） 兩次測量計算值 I’ (mA) I1 的相對 誤差 (%) I’的相對誤差 (%) 5mA 和 R5mA 參照 實訓 一的結(jié)果。 4. 單量限電流表兩次測量法 實訓 線路同 3。先用萬用表 ，得 I1。再串聯(lián)附加電阻 R＝ 30Ω進行第二次測量，得 I2。求出電路中的實際電流 I’之值。 實際計算值 兩次測量值 測量計算值 I1 的相對誤差 I’的相對誤差 I（ mA） I1（ mA） I2（ mA） I’(mA) (%) (%) 五、 實訓 注意事項 1. 同 實訓 一。 2. 采用不同量限兩次測量法時，應(yīng)選用相鄰的兩個量限，且被測值應(yīng)接近于低量限的滿偏值。否則，當用高量限測量較低的被測值時，測量誤差會較大。 3. 在 實訓 內(nèi)容 3 和 4 中，電路電流的計算值為?=1mA，卻用萬用表 檔去測量該電流，這純?yōu)?實訓 所需。因為 實訓 中，已知萬用表 檔的內(nèi)阻＞ 300Ω，接入電路后總電流＜ ，故可如此用。在實際工程測量中，一般應(yīng)先用最高量程檔 去測量被測值，粗知被測值后再選用合適的檔位進行準確測量。 4. 實訓 中所用的 MF47 型萬用表屬于較精確的儀表。在大多數(shù)情況下，直接測量誤差不會太大。只有當被測電壓源的內(nèi)阻＞ 1/5電壓表內(nèi)阻或者被測電流源內(nèi)阻＜ 5 倍電流表內(nèi)阻時，采用本 實訓 的測量、計算法才能得到較滿意的結(jié)果。 7 實訓 三 歐姆定律 一、 實訓 目的 1. 掌握電路中電壓、電流和電阻三個基本量之間的相互關(guān)系。 2. 知道電路中電壓、電流和電阻三個基本量之間的內(nèi)在規(guī)律。 3. 學會用電流插頭、插座測量電路中電流的方法。 二、原理說明 歐姆定律是電路的 基本定律之一，它反映了電路中電壓、電流和電阻等基本物理量之間的關(guān)系。歐姆定律分為兩部分研究： 不包含電源，只有電阻的部分電路，稱為部分電路歐姆定律：電路中的電流 I 與電阻兩端的電壓 U 成正比，與電阻 R 成反比； 含有電源和負載的閉和電路稱為全電路歐姆定律：閉和電路中的電流與電源電動勢成正比，與電路的總電阻成反比。 三、 實訓 設(shè)備 序號 名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 1 直流可調(diào)穩(wěn)壓電源 0~30V 1 2 直流數(shù)字毫安表 0~2020mA 1 3 直流數(shù)字電壓表 0~200V 1 4 電路基礎(chǔ)實 訓 (一 ) 1 DDZ11 四、 實訓 內(nèi)容 利用電路基礎(chǔ)實訓 (一 )上的“基爾霍夫定律 /疊加原理”線路， 根據(jù) 圖 31，按照實訓要求 接線。 1. 在 A和 F 之間加上直流電源，改變直流電源的大小，觀察直流毫安表的變化情況，將數(shù)據(jù)記錄在表 31 中。 表 31 U（ V） I（ mA） 圖 31 8 2. 分別在 FA、 FD、 FE 之間加入相同的電壓，觀察直流毫安表的變化情況，將數(shù)據(jù)記錄在表 32 中。 表 32 R（Ω） I（ mA） 五、 實訓 注意事項 1．本 實訓 線路系多個 實訓 通用，本次 實訓 中要使用電流插頭和插座， 三 個故障按鍵均不得按下。 2． 實訓 所需的電壓源，在開啟電源開關(guān)前，應(yīng)將電壓源的輸出細調(diào)旋鈕調(diào)至最小，接 通電源后，再根據(jù)需要緩慢調(diào)節(jié)。 3．直流毫安表應(yīng)與被測電路串聯(lián)使用， 并且要注意極性與量程的合理選擇。 4． 實訓 過程中，注意觀察電源和電阻變化時，直流毫安表的變化情況。 六、思考題 1. 已知某燈泡兩端電壓為 220V，燈泡的電阻為 1210Ω，那流過燈泡的電流為多少？ 七、 實訓 報告 1. 總結(jié)歐姆定律。 2. 總結(jié)電路中電壓、電流和電阻三個基本量之間的相互關(guān)系。 實訓 四 電 阻的串聯(lián)和并聯(lián) 電路 一、 實訓 目的 1． 掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點 。 2． 能應(yīng)用電阻串、并聯(lián)電路的特點分析實際電路 。 二 、原理 說明 1． 電阻串聯(lián) 電路 把兩個 或兩個以上的電阻 依次 連接 ，使電流只有一條通路 的電路 ，稱為電阻串聯(lián) 電路 ，電阻串聯(lián)電路的特點是： （ 1） 電流特點： 通過各電阻的電流相等。 （ 2） 電壓特點： 總電壓等于各電阻上電壓之和。 （ 3） 電阻特點： 等效電阻（總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和。 （ 4） 電壓分配： 各串聯(lián)電阻對總電壓起分壓作用，各電阻 兩端 的電壓與 各 電阻 的阻值 成正比。 2. 電阻并聯(lián) 電路 把兩個或兩個以 上的電阻并接 在 兩點之間 ，電阻 兩端 承受 同一 電壓 的電路，稱為電阻并聯(lián) 電路 ，電阻并聯(lián) 電路 的特點是： 9 （ 1） 電壓特點： 各并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。 （ 2） 電流特點： 總電流等于 通過 各電阻 的分 電流之和。 （ 3） 電阻特點： 電阻并聯(lián)對總電流有分流作用， 并聯(lián)電路等效電阻（總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)之和。 （ 4） 電流分配： 并聯(lián)電路中通過各個電阻的電流 與各個電阻的阻值成反比。 三 、 實訓 設(shè)備 序號 名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 1 直流可調(diào)穩(wěn)壓電源 0~30V 1 2 直流數(shù)字 毫安表 0~2020mA 1 3 直流數(shù)字電壓表 0~200V 1 4 萬用表 1 自備 5 電阻 若干 1 DDZ11 四、 實訓 內(nèi)容 1. 電阻串聯(lián)電路的測量 （ 1） 按圖 41 所示電路連接 實訓 原理電路， （ 2） 將 直流穩(wěn)壓電源輸出 6V電壓 接入電路 。 （ 3） 測量串聯(lián)電路各電阻兩端的電壓、流過串聯(lián)電路的總電流及等效電阻。 自擬表格， 將測量的各數(shù)據(jù)填入表 格 中。 2. 電阻并聯(lián)電路的測量 （ 1）按圖 42 所示電路連接 實訓 原理電路， （ 2）將直流穩(wěn)壓電源輸出 6V 電壓接入電路。 （ 3）測量并聯(lián)電 路流過各電阻的電流，并聯(lián)電路的總電流及等效電阻。自擬表格，將測量的各數(shù)據(jù)填入表格中。 五 、 實訓 注意事項 1. 實訓 所需的電壓源，在開啟電源開關(guān)前，應(yīng)將電壓源的輸出細調(diào)旋鈕調(diào)至最小，接通電源后，再根據(jù)需要緩慢調(diào)節(jié) 。 2. 電壓表應(yīng)與被測電路并聯(lián)使用，電流表應(yīng)與被測電路串聯(lián)使用，并且都要注意極性與量程的合理選擇。 六 、思考 題 1. 有兩個白熾燈 ，他們的額定電壓都是 220V， A燈額定功率為 40W， B 燈額定功率為 100W。 在 220V 工作電壓下， 將它們串聯(lián)連接時，那一盞燈亮？將它們并聯(lián)連接時，那一盞燈亮？ 2. 兩 個 阻值 相差很大 的