直流电压与直流电流的测量

来源:www.elecfans.com 作者:大毛2011年07月24日 00:42
[导读] 学会用万用表的直流电压档和直流电流档分别测量直流电压和电流及学会用直流电压表、直流电流表分别测量直流电压和电流。

一、学时分配

1 学时。

二、实验目的

1. 学会用万用表的直流电压档和直流电流档分别测量直流电压和电流。

2. 学会用直流电压表、直流电流表分别测量直流电压和电流。

3. 掌握串、并联电路的正确联接。

4. 学会电压源及电位器的正确使用。

三、实验说明

1. 连接电流表的特殊插头及插座介绍

测量电流时,电流表必须串接在电路中。用一个电流表测量几条支路的电流,可以借助于特殊插头、插座。话筒插头、插座常用来连接电流表,如图 1-1(a) 所示。电流表接在话筒插头的两脚上,它们之间有绝缘体 l 隔开;插座串接在电路中,由两块接触的弹簧铜片 2 和 3 组成。测量电流时,将插头插入插座中即可,如图 1-1 (b) 所示。图 1-1 (c) 是另一种连接电流表的插头、插座,由两脚插座和短接桥组成。测量电流时,将短接桥拔掉,电流表的表笔插入插座的两脚中,如图 1-1 (c) 所示。测量完毕后,将电流表的表笔拨出,插入短接桥,如图 1-1 (d) 所示。

 

(a) (b)

(c) (d)

图 1-1 连接电流表的特殊插头及插座

2. 电路的接线方法

按照实验原理图,在实验板上连接电路。先连接串联元件,后连接并联元件。从电源一端开始,依次将元件、测量仪表和短接桥联接起来,最后终止于电源另一端。电流表应串联在支路中,电压表并联在被测支路的两端,并且注意它们的极性应与参考方向一致。要注意的是,连接电路时,应将电源关闭,等电路全部接好并检查无误后,打开电源开关。实验完毕拆除电路时,必须先关掉电源,再拆电路。

3. 电压、电流方向的读取

从数字万用表上读取的数值前的正、负号是电压、电流的实际方向,但实验原理图中标出的是参考方向。如果万用表接入电路的极性与参考方向相同,那么万用表显示屏中的符号位不显示(正值),说明被测电压或电流的实际方向与参考方向相同;符号位显示“-”(负值),说明实际方向与参考方向相反。

四、实验仪器和器材

1. 直流电压源 1 台 0~30V 可调; 1 组 +12V 固定

2. 数字万用表 1 块

3. 直流电压、电流表各 1 块

4. 电位器 2 只 100 Ω&TImes; 1 ; 1k Ω&TImes; 1

5. 电阻 4 只 100 Ω&TImes; 1 ; 330 W &TImes; 1 ; 510 W × 1 ; 1K W × 1

6. 短接桥和连接导线若干 P8-1 和 50148

7. 实验用 9 孔插件方板 1 块 297mm × 300mm

五、实验内容

1. 串联电路电压、电流的测量

(1) 连接线路

①将直流电压表连接到电压源的输出端钮上,打开电源开关,指示灯亮,根据实验要求调节输出电压为 U=6V ,关掉电源;

②将电位器的活动脚调到极限位置,使一个固定脚与活动脚之间的电阻最大;

③按图 1-2(a) 所示实验原理图接线。先不接电源线,从 A 点出发串接测电流用的短接桥,然后顺序串接电阻 R1 、 R2 和电位器 R ,最后接到 E 点,如图 1-2 (b) 所示;

④将 A 点接到电压源的正极, E 点接到负极。接线完毕。

(2) 测量回路电流

将连接电流表插座的短接桥去掉,把电流表按图 1-2 ( a )中给定的电流参考方向接入电路中,打开电源开关,测出回路电流 I ,记入表 1-1 中。

(3) 测量各段电压

将电压表分别并联于各元件上,测出电压 UAB 、 UBC 、 UCD 、 UDE 、 UEA 的值,记入表 1-1 中。

 

(a) (b)

图 1-2 串联电路电压、电流的测量

 

表 1-1 串联电路电压、电流的测量值

 

测量项目

实验内容

I(mA)

UAB(V)

UBC(V)

UCD(V)

UDE(V)

UEA(V)

理论计算值

 

 

 

 

 

 

量程选择

 

 

 

 

 

 

测量值

 

 

 

 

 

 

 

2. 并联电路电压、电流的测量

(1) 连接线路

①打开电压源的开关,根据实验要求调节电压源输出电压为 U=10V ,关掉电压源。然后将电压源、电位器 R 和电阻 R1 按图 1-3 ( a )连接起来。

②先不连接电位器的 C 脚,将测电流 I 和 的短接桥以及电阻 R2 接成串联,再将测电流 的短接桥和 R3 接成串联,再并联在 D 、 E 两点,如图 1-3 ( b )所示。

③将测电流 I 的短接桥的一个空端接到电位器的活动脚 C 端上,将 E 端接在 B 端上。检查联接线路,确认正确无误后打开电压源开关。

(2) 调节电位器 R ,使 C 端输出 6V 电压

打开电压源,将电压表的红表笔接在 C 端、黑表笔接在 B 端,调节电位器改变 C 端的位置,使 等于 6V 。

(3) 测量各支路电流

按图 1-3 ( b )给定的电流参考方向,分别将短接桥去掉,用电流表代替,测出各支路的电流,记入表 1-2 中。

 

(a) (b)

图 1-3 并联电路电压、电流的测量

 

表 1-2 并联电路电压、电流的测量值

 

测量项目

实验内容

UAB(V)

UCB (V)

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

理论计算值

 

 

 

 

 

量程选择

 

 

 

 

 

测量值

 

 

 

 

 

 

六、实验注意事项

1. 万用表、直流电流表和直流电压表使用前要明确测量对象,正确选择仪表量程并注意及时更换。在不知道被测量大小的情况下,应选择最大量程。

2. 用电流表测量各支路电流时,应注意仪表的极性及数据表格中“+”、“-”号的记录。

3. 实验台面板上各控制旋扭,调节时不能超过刻度标志范围。

4. 电压源输出应由小至大,逐渐增加,输出端切勿碰线短路,实验结束后稳压电源应该归到零位。

 

七、思考题

1. 如将图 1-2 中电位器的活动脚由原来的一个极限位置向另一个极限位置移动时,电路中的电流 I 和电压 将如何变化?

2. 图 1-3 中,如并联电阻 R2 、 R3 的阻值很小,电位器的阻值又很大,调节输出电压时将会发生什么情况?

3. 图 1-3 中,如已知电压源 U 的极性,用模拟万用表测量电流时, R2 、 R3 支路的电流表反向偏转,应采取什么措施?按图中参考方向, 应是正还是负 ?

4. 电流表的内阻大约是多少?电流表应如何连接于电路中?

5. 电压表的内阻大约是多少?电压表应如何连接于电路中?

 

八、实验报告要求

1. 整理各项记录并进行分析。

2. 总结电压表、电流表和数字万用表读数的方法。

3. 总结电压表、电流表和数字万用表的量程选择及接线测量时的注意事项。

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