常用电工仪表的使用与测量误差的计算结果怎么写

核心提示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。而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。因此,当测量计仪表一旦接入电路,就会改变电路原有的工作状态,这就

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。而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。因此,当测量计仪表一旦接入电路,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,这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。

1 理想表

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。

2 仪表内阻模型

电压表相当于理想电压表并联一只电阻

电流表相当于理想电流表串联一只电阻

3 测量误差

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。这种测量误差值的大小与仪表本身内部等效阻值(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。

4. 伏安法测电阻

伏安法测电阻是电学的基础实验之一。它的原理是欧姆定律。根据欧姆定律的变形公式可知,要测某一电阻的阻值,只要用电压表测出两端的电压,用电流表测出通过的电流,代入公式即可计算出电阻的阻值。

图1 电路图

但是,由于所用电压表和电流表都不是理想电表,即电压表的内阻并非趋近无穷大,电流表也在内阻,因此实验测量出的电阻值与真实值不同,存在误差。为了减少测量过程中的系统误差,通常伏安法测电阻的电路有两个基本连接方法:内接法和外接法(如图1所示)。

那么对于这两个基本电路该如何选择呢?下面从误差入手进行分析。

图2 外接法

外接法:

在图2的外接法中,考虑电表内阻的存在,则电压表的测量值为两端的电压,电流表的测量值为干路电流,即流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和,此时测得的电阻为与的并联总电阻,即:

<(电阻的真实值)

此时给测量带来的系统误差方根来源于的分流作用,系统的相对误差为:

(1)

内接法:

图3 内接法

在图3内接法中,电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流,电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和,即:

>(电阻的真实值)

此时给测量带来的系统误差主要来源于的分压作用,其相对误差为:

(2)

综上所述,当采用电流表内接法时,测量值大于真实验值,即“内大”;当采用电流表外接法时,测量值小于真实值,即“外小”。从(1)式可知,只有当》时,才有0,进而有,否则电表接入误差就不可忽略。同样,从(2)式也可以得到,只有当《时,才有0,进而。

三、实验内容

1.外接法测量内阻并计算误差

E

R

实测值

(V)

实测值

计算值

R

相对

误差

10V

200

10V

510K

10V

1K

10V

10K

10V

20K

10V

100K

2.内接法测量内阻并计算误差

E

R

实测值

(V)

实测值

计算值

R

相对

误差

10V

200

10V

510K

10V

1K

10V

10K

10V

20K

10V

100K

四、实验注意事项

1、控制屏提供所有实验的电源,直流稳压源和直流恒流源均可通过粗调(分段调)旋钮和细调(连续调)旋钮调节其输出量,并由指针式电压表和毫安表显示其输出量的大小,启动实验装置电源之前,应使其输出旋钮置于零位,实验时再缓慢地增、减输出。

2、稳压源的输出不允许短路,恒流源的输出不允许开路。

3、电压表应与电路并联使用,电流表与电路串联使用,并且都要注意极性与量

 
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