第三章 电学基本量的测量

第3章 电学基本量的测量
3. 多量程电压表
4 实际多量程电压表
第3章 电学基本量的测量
第3章 电学基本量的测量
小结：.电流、电压测量应注意事项
1.正确的接线 电流表串联于电路中，电压表并联于被测点 电流表的正极性端应接在电流流入的一端，电压表的正极性 端应接在高电位端。 2.仪表的选择 1) 类型选择：根据被测电流的种类进行。 直流：用直流电流、电压表 交流：正弦量：用电磁式或电动式等交流电流、电压表 测其有效值 非正弦量：有效值：电磁式或电动式仪表 平均值：整流式、磁电式 峰值： 峰值表、示波器
直流电位差计测量 直流电流的电路
Rn
RL
直流电位差计
第3章 电学基本量的测量 直流电位差计测量直流功率的电路
分
Ux
Rn
RL
压 箱
I
电 位 差 计
II
Un P = UxIx = K f Ux Rn
第3章 电学基本量的测量
6.量限范围不超过2V，若被测电压大于电位差计的测 量范围，需用分压器扩大其量限。
U Rox = E x
Ex I = R0 x
第3章 电学基本量的测量
E − Ex E I= = R + Rn + R0 − R0 x R + R0 + Rn
Ex En I = = R0 x Rn
En Ex = R0 x Rn
第3章 电学基本量的测量 3. 电位差计的使用 1. 调节测量电阻Ro时不能改变电位差计回路的总电阻，以保 证工作电流I恒定不变。 2. 用直流电位差计测量电压源的电压时，其测量的是电压源 的电动势，而不是端电压。 3.国家标准规定的直流电位差计的准确度等级有：0.0005， 0.001，0.002，0.005，0.01，0.02，0.05和0.1。
流过检流计的电流大小未知时，应在外电路中串入保护电阻，测 量时逐步提高灵敏度，到满足测量任务为止。 3.不能用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防烧坏检流计动圈 4.按规定放置工作位置，具有水平指示装置的，用前应调好水平。
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3.1.5 直流电位差计
直流电位差计：是一种用比较法进行测量的仪器。其原理是 根据被测电动势与仪器中电阻上已知电压降相互平衡这一原 理而做成，又称补偿器，可用来测电动势、电压、电流、电 阻等。 直流电位差计在测量中用了标准电池和标准电阻做比较 量具，所以测量的准确度较高，可达0.001%，而用直读 式仪表测电流、电压的最高准确度只能达到0.1%。
4. 表征仪表指标及性能的符号
符号
含义 直流响应 交流响应 未经受电压 实验 电屏蔽
符号
含义 电磁式仪 表 电动式仪 表 感应式仪 表 静电式仪 表
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3.1.2磁电系测量机构
1.组成：主要由固定的磁路 系统和可动铝框组成 磁路系统包括：永久磁铁、
弧形极掌、铁芯
原理：主要利用永久磁铁产 生的磁场和载流线圈相互作 用的原理产生转动力矩。
第3章 电学基本量的测量 4.使用直流电位差计应注意以下几点： ①直流电位差计灵敏度高，量限范围一般不大。选择量限 时，应使被测值的第一位读数出现在第一位读数盘上，以保 证精度。当待测电压大于电位差计的量限时，需外接分压器 扩大量限。
3
4
5
0
0 1 2
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②直流电位差计输入阻抗高，平衡时，不从待测电路取 电流。 ③接线时，应注意工作电源、标准电池和待测电压的极 性。 ④校准工作电流过程应尽量短，避免标准电池长时间充 放电，影响测量的准确性。
∆U γn = ± 100% = ±1% Um
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我国国家标准规定常用机电式仪表的准 确度等级有7级：
0.1 准确度等级K 基本误差（%） ±0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0
±0.2 ±0.5 ±1.0 ±1.5 ±2.5 ±5. 0
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闭路式分流器的多量程 电流表原理
第3章 电学基本量的测量
接 I 1 接头时
对应量限 :
:
R f = R1 + R 2 + R 3
⎛ ⎞ R0 I1 = ⎜ ⎜ R + R + R + 1⎟ I0 ⎟ 2 3 ⎝ 1 ⎠
接 I 2 接头时
对应量限 :
:
R f = R2 + R3
⎞ ⎛ R1 + R0 I2 = ⎜ ⎟ ⎜ R + R + 1⎟ I0 3 ⎠ ⎝ 2
N
铁 芯
悬丝：用很细的黄金或紫铜作
S
成，D很小。 电流引线：用无弹性的金或银丝 构成 BNS
SI =
D
第3章 电学基本量的测量 2）用光标指示装置代替指针 原理：动圈带动小镜偏转某一角度时，反射光线偏转了2倍 d 的角度，在标尺上偏转了位移d.
tg 2α =
α 很小时： tg 2 α ≈ 2 α
L
一.中值电阻的测量
1.直读测量 1) 直接测量法：用欧姆表或万用表欧姆档直接测量
磁电系欧姆表
欧姆表构成：由磁电式测量机构配合适当的测量电路构成。 原理：
U U I= = Rx + R0 + R Rx + Ri
第3章 电学基本量的测量
U α = SI I = SI Rx + Ri
第3章 电学基本量的测量
U α = SI R 0 + R fj SI U = R 0 + R fj
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2.附加电阻的确定
设：扩大量限的倍数为m
U = mU 0 R fj + R0 U = =m U0 R0
R fj = ( m − 1 )R0
结论
要使电压量程扩大m倍，需串联的附加电阻应为原仪表内 阻的m-1倍。
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2) 量限的选择：
仪表的量限大于被测量
1 Am ≤ A x ≤ Am 2
为减小测量误差，使仪表工作在后半段；
3)内阻的选择
（1)电流表的接入误差及内阻选择:
U 接入前: I = R
U 接入后 = : I R + RI
∆I = I ′ − I = −
RI U R( R + RI )
BN A α = I D
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2.较大直流电流的测量
1.直接用磁电式测量结构测量直流电流
I0
R0
设电流表量程扩大n倍:
I = nI 0
I R = ( n − 1 )I0
I R R f = I 0 R0 R0 Rf = n−1
第3章 电学基本量的测量
结论
1.欲扩大量程为原量程的n 倍，需与表头并联一阻值 为表头电阻的1/(n-1)倍的 分流电阻。 2.与表头并联不同阻值的 分流电阻，就可构成不同 的电流量程，从而构成多 量程电流表。
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（2)电压表的接入误差及内阻的选择:
γ =
∆I
I
RI = − R + RI
1 当 RI ≤ R 时， 100
忽略+ Ri
R // RV U′ = E Ri + R // RV
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U′ − U −1 γ = = RV RV U 1+ + R Ri
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2．机电式仪表可动部分作用力矩三要素 ① 转动力矩 ② 反作用力矩 ③ 阻尼力矩
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3. 机电式仪表的准确度等级
正向、线性刻度的仪表的准确度等级在数值上 等于用最大引用误差(满度相对误差)百分数表示 的基本误差。 例如，一块电压表的量限为Um=100v，已知该 表在使用过程中可能出现的最大绝对误差为 ∆U=1V，则该表的最大引用误差为：
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扩大量限后灵敏度的改变
α = SI I 0 = SI′ I1 = SI′ nI 0 SI 可见：提高电流量限是 ′ SI = n 以牺牲灵敏度为代价的
3.微小直流电流的检测
——磁电式检流计
第3章 电学基本量的测量
3.1.3.磁电式直流电压表
1.直读式直流电压表： 凡能测量直流电流的仪器均能测量直流电压。只是直流 电流表的内阻小，不能承受较高的直流电压。必须与直 流毫安表或微安表串联分压电阻（附加电阻），使大部 分电压承受在附加电阻上。
第3章 电学基本量的测量
重点 1.磁电系测量机构的结构和原理
2.磁电系电流表、电压表和检流计的结 构和原理 3.直流电位差计的结构和原理
返 回
第3章 电学基本量的测量
3.1.1 机电式仪表的工作原理 机电式仪表在结构上由测量线路和测量机构两 大部分组成。 测量机构是仪表的核心，在此将电量转换成仪 表指针的角位移。 测量机构由可动和固定两大部分组成。固定部 分是由固定在仪表外壳上的线圈、磁铁(电磁 铁或永久磁铁)、轴承、支架和标度盘(读数装 置)等组成；可动部分由转轴及固定在转铀上 的指针、游丝、线圈和阻尼器等组成。固定部 分的结构因仪表的类型不同而异
第3章 电学基本量的测量
第3章 电学基本量的测量
3.2
3.3.2
电阻的测量
分类: 小电阻(<1欧) 中电阻(1欧--1兆欧) 大电阻(>1兆欧)
3.2.1 中电阻的测量 小电阻的测量
3.2.3 大电阻的测量
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重点
中电阻的测量方法、原理 以及误差估算
第3章 电学基本量的测量
第3章 电学基本量的测量 4. 由于标准电池的电动势受环境温度的影响，只有在 20°C条件下工作时，其电动势才与铭牌上标出的相符。为了 在不同的温度下得到同一工作电流，Rn必作相应变化： Rn是 由一个固定标准电阻和一个小的调节电阻串联而成，这个小 的调节电阻叫做温度补偿电阻。