第2部分 实验部分 第三章 直流电路实验
3.1 基本电工仪表的使用与测量误差计算
一、实验目的
1、学习直流稳压电源的使用方法。
2、掌握电压表、电流表内电阻的测量方法。
3、熟悉电工仪表测量误差的计算方法。
二、原理说明
1、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。
图3-1-1
2、本实验测量电流表的内阻采用“分流法”，如图3-1-1所示。A为被测内阻（RA）的直流电流表，测量时先不接IS支路，调节电流源的输出电流I，使A表指针满偏转，然后接上IS支路，并保持I值不变，调节电阻箱RB的阻值，使电流表的指针指在 1∕2满偏转位置，此时有：
IA?IS?12 ∴RA?RB∥R1
R1为固定电阻器之值，RB由电阻箱的刻度盘上读得。
3、测量电压表的內阻采用分压法，如图3-1-2所示。V为被测内阻(RV)的电压
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表，测量时先不接R1及RB，调节直流稳压源的输出电压使电压表V的指针满偏。然后接入R1及RB，调节RB使电压表V的指示值减半。此时有：
RV?R1?RB
电阻箱刻度盘读出值RB加上固定电阻R1即为被测电压表的内阻值。 电压表的灵敏度为：
S?RV/U（?∕V）
图3-1-2 图3-1-3
4、仪表内阻引入的测量误差（通常称之为方法误差，而仪表本身构造上引起的误差称为仪表基本误差）的计算。
以图2-1-3所示电路为例，R2上的电压为：
UR1?R1R1?R2U，若R1?R2，则U?12U
R2现用一内阻为RV的电压表来测量UR1值，当RV与R1并联后， RAB?RVR1RV?R1，以此来替代上式中的R1则得：
RVR1U/R1?RV?R1RVR1RV?R1?R2U
2
RVR1 绝对误差： U?U?UR1?UR1?(U/RV?R1RVR1RV?R1?R2?R2R1?R2)
化简后得?U?(?R1R2URV(R1?2R1R2?R2)?R1R2(R1?R2)222)
若R1?R2?RV，则得：
?U??U6
?U6U2相对误差：?U％?三、仪器设备
可调直流稳压源 可调恒流源 万用表
?UU?U/R1?UR1R1U100％?×100％=–33.3
一台 一台 一块
四、实验内容
1、根据“分流法”原理测定FM-30型万用表直流毫安5mA和50mA档量限的内阻，线路如图3-1-1所示。数据记入表3-1-1。
表3-1-1
被测电流表量限 5ｍA 50ｍA R1 RB 计算内阻RA 2、根据“分压法”原理按图3-1-2接线，测定万用表直流电压1V和5V档量限的内阻。数据记入表3-1-2。
表3-1-2
被测电压表量限 1V 5V R1 RB 计算内阻RV S
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/3、用万用表直流电压5V档量程测量图3-1-3电路中R1上的电压UR之值，并1计算测量的绝对误差与相对误差。数据记入表3-1-3。
表3-1-3 U 10V R1 R2 计算UR1
/测量UR 1绝对误差 相对误差 10KΩ 20KΩ
五、注意事项
稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。
六、思考题
1、根据实验内容1和2，若已求出5mA档和1V档的内阻，可否直接计算得出50mA档和5V档的内阻？
2、用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。
（a） （b）
图 3-1-4
3、如图3-1-4（a）、（b）为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际值为RX，电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA，求两种电路测电阻RX的相对误差。
七、实验报告
1、列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。 2、计算实验内容3的绝对误差与相对误差。
3、对思考题的计算。
4、其他（包括实验的心得、体会及意见等）。
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3.3 线性有源二端网络等效参数的测定
一、实验目的
1、验证戴维南理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2、掌握测量线性有源二端网络等效参数的一般方法。
二、原理说明
1、任何—个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。
戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用—个等效电压源来代替，此电压源的电动势ES等于这个有源二端网络的开路电压UOC、其等效内阻RO等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。R、ES和RO称为有源二端网络的等效参数。
诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流IS等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻RO定义同戴维南定理。
2、有源二端网络等效参数的测量方法 （1）开路电压、短路电流法
在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则内阻为：
RO?UOCISC
（2）伏安法
用电压表、电流表测出有源二端络的外特性如图3-3-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgΦ，则内阻：
RO?tg???U?I?UOCISC
用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则
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