电工学实验精编

R V

R 图 2-1

A

R m I I

I

图 2-2

可调恒流源V R m

U

图 2-3

可调恒压源

准备实验 基本电工仪表和电子仪器的使用

一．实验目的

1. 2.

3.

4. 初步掌握用双踪示波器观察信号波形和读取波形参数的方法。

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内阻，分别用R V 和R A 表示。如图0-1所示，测量电阻R 2两端电压U 2时，电压表与

R 2并联，只有电压表内阻R V 无穷大，才不会改变电路原来的状态。如果测量电路的电流I ，电流表串入电路，要想不改变电路原来的状态，电流表的内阻R A 必须等于零。但实际使用的电压表和电流表一般都不能满足上述要求，即它们的内阻不可能为无穷大或者为零，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。

通常用下列方法测量

1．用‘分流法’测量电流表的内阻

设被测电流表的内阻为R A ，满量程电流为I ｍ，测试电路如图0-2所示,首先断开开关Ｓ,调节恒流源的输出电流Ｉ，使电流表指针达到满偏转,即I ＝I A ＝I ｍ。然后合上开关S, 并保持I 值不变,调节电阻箱Ｒ的阻值,使电流表的指针指在1/2满量程位置，即

2

m

S A I I I =

= 则电流表的内阻R R =A 。 2．用‘分压法’测量电压表的内阻

设被测电压表的内阻为R V ，满量程电压为U ｍ，测试电路如图0-3所示,首先闭合开关Ｓ,调节恒压源的输出电压U ，使电压表指针达到满偏转,即U ＝U V ＝U ｍ。然后断

开开关S, 并保持U 值不变,调节电阻箱Ｒ的阻值,使电压表的指针指在1/2满量程位置，即

2

m

R V U U U =

= 则电压表的内阻R R =V 。

图0-1电路中，由于电压表的内阻R V 不为无穷大，在测量电压时引入的方法误差计算如下：

, R 2上的电压为：U R R R U 2

12

2+=

,若R 1=R 2，则U 2=U /2

现用一内阻R V 的电压表来测U 2值，当R V 与R 2并联后，2

V 2

V 2

R R R R R +='，以此来代替上式的R 2 ,则

U

R R R R R R R R R U ⋅+

='2

V 2

V 12

V 2

V 2++

绝对误差为

U R R R R R R R R R R U R R R R R R R R R R R R U U U ⨯+++=⋅+

-+='-=∆))(()++( 1V V 221212

2

12

V 2V 12V 2

V 21222

若V

21R R R ==6

U U =

∆

0000002

2

20033.31002

6100 =⨯=⨯'-=∆U U

U U U U

电压表和电流表在使用中还要注意电表的量程，被测量的特性（直流还是交流）等。在测量交流电路时，不仅需要数值，有时还需要了解信号的变化，这就需要用到示波器了

3．双踪示波器

双踪示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点：

1）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“通道1”、“通道2”、“叠加”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。

2）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。

有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X 轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。

3）、适当调节“水平位移”开关及“垂直位移”开关使屏幕上显示

一～二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“垂直微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时

针旋到底。在测量周期时，应注意将“水平微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底。还要注意“扩展”旋钮的位置。

根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度（垂直位移）”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。

根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“扫速（水平位移）”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字电流表

2．恒压源（双路0～30V可调）

3．恒流源（0～200ｍＡ可调）

4．双踪示波器

5．函数信号发生器

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（选做）

实验电路如图0-2所示，其中R为电阻箱，用⨯100Ω、⨯10Ω、⨯1Ω、三组串联，1mA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0-1

2．根据‘分压法’原理测定直流电压表1V和10V量程的内阻（选做）

实验电路如图0-3所示，其中R为电阻箱，用⨯1ｋΩ、⨯100Ω、⨯10Ω、⨯1Ω四组串联，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0-2

3．方法误差的测量与计算（选做）

实验电路如图0-1所示，其中R1＝300Ω，测量出R2两端的电压U2之值，并计算测量的绝对误差