安徽理工大學
目錄實驗一儀表的使用與測量誤差的計算1
實驗二減小儀表測量誤差的方法5
實驗三電路元件伏安特性的測試9
實驗四電位、電壓的測定及電路電位圖的繪製13
實驗五基爾霍夫定律16
實驗六疊加原理的驗證18
實驗七電壓源與電流源的等效變換21
實驗八戴維南定理和諾頓定理24
實驗九訊號發生器和示波器的使用29
實驗十 r、l、c元件的阻抗頻率特性33
實驗十一交流電路等效引數的測量36
實驗十二單相交流電路及功率因數的提高40
實驗十三 r、l、c、串聯諧振電路44
實驗十四三相交流電路的研究48
實驗十五三相功率的測量52
實驗十六單相電度表的校驗56
實驗十七三相鼠籠式非同步電動機59
實驗十八非同步電動機正反轉控制63
實驗十九非同步電動機y—△起動控制66
實驗一儀表的使用與測量誤差的計算
一、實驗目的
1.熟悉實驗台上各類電源和測量儀表的布局及使用方法
2.掌握電壓表、電流錶的使用方法及其內電阻的測量方法
3.熟悉電工儀表測量誤差的計算方法
二、原理說明
在電路分析測量中，由於有各種不可預見的情況(如元件值隨溫度而變化)或不可克服的問題(如測量儀表的精度限制)等原因，會出現實際測量值與理論計算值不完全符合的情況。測量電流量時，需將電流錶串聯在被測電路中，電流錶的內阻會造成一定數值的電壓降亦即引起電路工作電流的變化，造成測量誤差；在測量電壓時，應將電壓表並接於被測電路的兩端點，電壓表的內阻越大，對被測電路的影響越小。為了準確地測量電路中實際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路後不會改變被測電路的工作狀態。
這就要求電壓表的內阻為無窮大和電流錶的內阻為零。而實際使用的電工儀表都不能滿足上述要求，這就導致儀表的讀數值與電路原有的實際值之間出現誤差，這種誤差值的大小與儀表本身內阻值的大小密切相關。
1、「分流法」測量電流錶的內阻
分流法」測電流錶內阻的電路如圖1-1所示。
先將一內阻為ra的直流電流錶與一恆流源相連，調節恆流源的輸出電流is，使電流錶指標達到滿偏；然後合上開關s，將阻值較大的定值電阻r1與可變電阻箱rb併聯接入電路，並保持is值不變，調節rb的阻值，使電流錶的指標指在1/2滿偏轉位置，此時有
ia=ir=
∴ra＝rb∥r1 r1為定值電阻器之值，rb由可調電阻箱的刻度盤上讀取。選r1與rb併聯，其阻值調節可比單隻電阻箱更為細微、平滑。
2、「分壓法」測量電壓表的內阻
「分壓法」測量電壓表內阻的電路如圖1-2所示。先將開關s投向1，用一塊內阻為rv的電壓表測量直流穩壓電源的輸出電壓us，調節電源的輸出，使電壓表v的指標為滿偏值；然後將開關s擲向2，將保護電阻r1與可調電阻rbs串入電路，並調節rb的阻值使電壓表v的指示值減半。即
u＝此時有rv＝r1＋rb
電壓表的精度等級可以用靈敏度s來表示
s＝rv／u(ω/v)
3、儀表內阻引入的測量誤差的計算
儀表本身構造上引起的誤差一般稱之為儀表基本誤差，可以由儀表的精度等級來表示。而儀表內阻引入的測量誤差通常稱之為方法誤差，可以通過實驗的方法(見實驗二)來減小。
將電壓表接入圖1-3所示分壓電路，rb上的電壓為uab＝，若rb=r1，則uab=us現用一內阻為rv的電壓表來測量uab之值，當rv與rb併聯後，rab=，以此來替代上式中的rb，則得
uab=
測量值與理論計算值之間的絕對誤差則為 △u＝uab－uab＝us
由於rab＜rb，所以u』ab＜uab
即△u＜0
若rb＝r1＝rv，則u』ab＝us／3
其絕對誤差為△u＝－us／6
相對誤差將變為△u／uab％＝·100％＝－33.3%
三、實驗儀器與裝置
四、實驗內容與步驟
1.根據「分流法」原理測定mf-30型(或其他型號)萬用表直流電流檔0.5ma和5ma兩個量限的內阻，線路如圖1-1所示。
先將開關s斷開，萬用表置0.5ma檔，調恆流源輸出電流is，使電流錶滿偏；保持恆流源輸出電流is不變，將開關s閉合，把分流電阻併入電路，調電阻箱rb之值，使電流錶指示為半偏。將資料記入表1-1中，並計算電流錶內阻ra。
改變電流錶量限為5ma，重複上述步驟。
表1-1「分流法」測電流錶內阻
2.根據「分壓法」原理按圖1-2接線，測定萬用表直流電壓檔1v和5v兩個量限的內阻。先將開關s→1，萬用表置1v檔，調直流電壓源輸出us，使電壓表滿偏；再將開關s→2，將分壓電阻接入電路，並保持電壓源輸出us不變，調電阻箱r b使電壓表指示為滿偏時的一半，資料記入表1-2中，計算電壓表內阻rv。
改變量程，重複上述步驟。
表1-2「分壓法」測電壓表內阻
3.測量儀表內阻引入的誤差，電路如圖1-3所示。定值電阻r1和可變電阻rb按表1-3取值，調直流電壓源輸出us為5v，萬用表置直流電壓5v檔，計算與測量rb上的電壓uab之值，並計算測量的絕對誤差與相對誤差，相應資料記入表1-3中。
五、實驗注意事項
1.直流穩壓源和恆流源均可通過粗調(分段調)旋鈕和細調(連續調)旋鈕調節其輸出量，並可顯示其輸出量的大小，啟動實驗台電源之前，應使其輸出旋鈕置於零位，實驗時再緩慢地增、減輸出，其數值的大小應由相應的測量儀表來監測。
2.穩壓源的輸出不允許短路，恆流源的輸出不允許開路。
3.電壓表應與電路併聯使用，電流錶與電路串聯使用，並且都要注意極性與量程的合理選擇。
六、預習思考題
1.根據實驗內容1和2，若已求出0.5ma檔和5v檔的內阻，可否直接計算得出5ma檔和10v檔的內阻？
2.用量程為10a的電流錶測實際值為8a的電流時，實際讀數為8.1a，求測量的絕對誤差和相對誤差。
3.在伏安法測量電阻的兩種電路(即電流錶內接和外接電路)中，被測電阻的實際值為rx，電壓表的內阻為rv，電流錶的內阻為ra，求兩種電路測電阻rx的相對誤差。
七、實驗報告
1.列表記錄實驗資料，並計算各被測儀表的內阻值。
2.計算實驗內容3的絕對誤差與相對誤差。
3.對思考題的計算。
4.本次實驗的收穫和體會。
實驗二減小儀表測量誤差的方法
一、實驗目的
1.進一步了解電壓表、電流錶的內阻在測量過程中產生的誤差及其分析方法。
2.掌握減小儀表內阻引起的測量誤差的方法。
二、原理說明
誤差的出現有時是難以完全避免的。即使是理論計算，也會由於捨取有效位數的不適當而產生一定的誤差。應盡可能利用合理的測試手段，達到在現有條件下產生的誤差最小；當有一定誤差時，也能做到對產生的誤差原因心中有數，並能正確分析、估算誤差值。
減小因儀表內阻而產生的測量誤差主要有以下兩種方法：
1.多量限兩次測量計算法
當電壓表的靈敏度不夠高或電流錶的內阻太大時，可以利用多量限儀表對同一被測量用不同量限進行兩次測量，所得讀數經計算後可得到比較準確的結果。
⑴多量限兩次測量電壓
如圖2-1所示電路，欲測量具有較大內阻ro的電動勢ｅ的開路電壓uo時，如果所用電壓表的內阻rv與ro相差不大的話，將會產生很大的測量誤差。
設電壓表兩檔量限的內阻分別為rv1和rv2，在這兩個不同量限下測得的開路電壓值分別為u1和u2，則由圖2-1可得出
u1=………………（1）
u2=………………（2）
由(1)式得
ro=（）rv1 ………………（3）
將(3)式代入(2)式從中解得e，經化簡後可得
e=uo=…………（4）
由式(4)可知，不論電源內阻ro相對電壓表的內阻rv有多大，通過上述的兩次測量結果，經計算後可以較準確地測量出開路電壓uo的大小。
⑵多量限兩次測量電流
對於電流錶，當其內阻較大時，也可用類似的方法測得準確的結果。測量如圖2-2所示含源電路的電流，接入內阻為ra的電流錶a時，電路中的電流變為
i＝如果ra＝ro，測出的電流將會出現很大的誤差。
如果用兩檔量限的電流錶作兩次測量，設其內阻分別為ra1和ra2，按圖2-2電路，兩次測量得
i1=i2=
解得i5）
經兩次測量和上述計算，就可得到較準確的電流值。
2.單量限兩次測量計算法
如果電壓表(或電流錶)只有一檔量限，且電壓表的內阻較小(或電流錶的內阻較大)時，可用同一量限進行兩次測量來減小測量誤差。其中，第一次測量與一般的測量並無兩樣，只是在進行第二次測量時必須在電路中串入乙個已知阻值的附加電阻。
(1)單量限電壓測量
測量電路仍為圖2-1所示含源電路的開路電壓uo。設電壓表的內阻為rv，第一次測量電壓表的讀數為u1，第二次測量時應與電壓表串接乙個已知阻值的電阻器r，電壓表讀數為u2，由圖可知
u1=，u2=
解上兩式，可得
e=uo6）
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