（I）常规实验
实验一 基本电工仪表的使用及测量误差的计算
一、实验目的
1.熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。 2.掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。 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。而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。因此,当测量仪表―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。只要测出仪表的内阻,即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。
2.用“分流法”测量电流表的内阻
如图1-1所示。A为被测内阻(RA)的直流电流
表。测量时先断开开关S，调节电流源的输出电流I 使A表指针满偏转。然后合上开关S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=I/2 ∴RA=RB//Rl
R1为固定电阻器之值,RB可由电阻箱的刻度盘上读得。
3.用分压法测量电压表的内阻。 如图1-2所示。 V为被测内阻(Rv)的电压表。 测量时先将开关S闭合,调节直流稳压电源的 输出电压,使电压表V的指针为满偏转。然后 断开开关S,调节RB使电压表V的指示值减半。 此时有：RV=RB+R1
电压表的灵敏度为:S=RV/U(Ω/V)。式中U为电压 表满偏时的电压值。
4.仪表内阻引入的测量误差(通常称之为方法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基本误差)的计算。 (1)以图1-3所示电路为例，R1上的电压为UR1=
R1R1?R2RA — ＋ IA A RB S IS
A R1 — ＋ 可调电流源 图1-1 RV — ＋ V I
S R1 RB — —＋ 可调稳压源 图1-2
。
R2 A R1 B
图1-3
V 现用一内阻为RV的电压表来测量UR1的值，当RV与R1并联后 RAB=
RVR1RV?R1，以此来替代上式中的R1，则得：
1
RVR1UR1?RV?R1RVR1RV?R1?R2U6绝对误差为ΔU=UR1-UR1=U。
’
?R1R2URV(R?2R1R2?R)?R1R2(R1?R2)21222
若R1=R2=RV，则得△U=?
?U相对误差△U%=
U'R1?UR1UR1?100%=
6?100%=―33.3% U2由此可见,当电压表的内阻与被测电路的电阻相近时,测得值的误差是非常大的。
(2)伏安法测量电阻的原理为:测出流过被测电阻RX的电流IR及其两端的电压降UR，则其阻值Rx=UR/IR。图1-4(a)、(b)为伏安法测量电阻的两种电路。设所用电压表和电流表的内阻分别为RV=20KΩ，RA=100Ω。电源U=20V，假定RX的实际值为R=10KΩ。 现在来计算用此两电路测量结果的误差。 ＋ — A ＋ 20U电路(a):IR===2.96(mA) RV V 10?20RVRX— 0.1?RA?10?20RV?RX(a) UR=IR?RVRXRV?RXRX =2.96×
10?2010?20=19.73(V)
相对误差△α=
RX?RR=
6.666?1010?100%=―33.4%
由此例，即可看出仪表内阻对测量结果的影响，也可以看 出采用正确的测量电路也可获得较满意的结果。
三、实验设备 序号 1 2 3 4 5
2
图1-4
名称 型号与规格 0～30V 0～500mA MF-47或其他 0～9999.9Ω 按需选择 数量 二路 1 1 1 备注 自备 HE-19 HE-11/HE-11A 可调直流稳压电源 可调恒流源 指针式万用表 可调电阻箱 电阻器 四、实验内容
1.根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF-47型或其他型号）直流电源0.5mA和5mA档量限的内阻。线路如图1-1所示。RB可选HE-19中的电阻箱（下同）。 被测电流表量限 0.5mA 5mA S断开时的表读数（mA） S闭合时的表读数（mA） RB (Ω) R1 (Ω) 计算内阻RA(Ω) 2.根据“分压法”原理按图1-2连接，测定指针式万用表直流电压2.5V和10V量限的内阻。
被测电压表量限 S闭合时表读数（V） S断开时表读数（V） RB（KΩ） R（ 1KΩ）计算内阻RV（KΩ） 2.5V 10V '4.用指针式万用表直流电压10V档量程测量图1-3电路中R1上的电压UR之值，并计1算测量的绝对误差和相对误差。
U R2 R1 R10V(KΩ) 计算值UR1(V) '实测值UR(V) 1绝对误差ΔU 相对误差（ΔU/ UR1）×100% 12V 10KΩ 50KΩ 五、实验注意事项 1.试验台上配有实验所需的恒流源，在开启电源开关之前，应将恒流源的输出粗调旋钮
拨到2mA档，输出细调旋钮应调至最小。接通电源后再根据需要缓慢调节。
2.当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。
3.实验前应认真阅读直流稳压电源的使用说明书，以便在实验中能正确使用。
4.电压表应与被测电路并联使用，电流表应与被测电路串联使用，并且都要注意极性与量程的合理选择。
5.本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，本实验中所列的电流、电压量程及选用的RB、R1等均会不同。实验时，请按选定的表型自行确定。 六、思考题
1.根据实验内容1和2，若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻，可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻？
2.用量程为10A的电流表测试实际值为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。
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．其它(包括实验的心得、体会及意见等)。
3
实验二 基尔霍夫定律的验证
一、实验目的
1.验证基尔霍夫定律的正确性,加深对基尔霍夫定律的理解。 2.学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。 二、原理说明
基尔霍大定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压， 应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。即对电路中的任一个节点而言，应有∑I=0；对任何一个闭合回路而言，应有∑U=0。
运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。 三、实验设备 同实验五 四、实验内容
实验线路与实验五图5-1相同，用HE-12挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路。 1．实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图5-1中的I1、I2、I3 的方向已设定。三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。
2．分别将两路直流稳压源接入电路,令U1=6V，U2=12V。
3．熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、-”两端。
4．将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。 5．用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。
被测量 计算值 测量值 相对误差 I1(mA) I2(mA) I3(mA) U1(V) U2(V) UFA(V) UAB(V) UAD(V) UCD(V) UDE(V) 五、实验注意事项 1.同实验五的注意1，但需用到电流插座。
2.所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 U1、U2也需测量,不应取 电源本身的显示值。
3.防止稳压电源两个输出端碰线短路。
4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏,则必须调换仪表极性,重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流方向来判断。
六、预习思考题
l．根据图5-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，填入表中,以便实验测量时可正确地选定亳安表和电压表的量程
2．实验中若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流。在什么情况下可能出现指针反偏应七、实验报告
1．根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。
2．根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。 3．将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。 4．误差原因分析。
4
如何处理? 在记录数据时应注意什么? 若用直流数字毫安表进行测量时，会有什么显示呢?
5．心得体会及其它。
实验三 叠加原理的验证
一、实验目的
验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。 二、原理说明
叠加原理指出:在有多个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 5
|四、实验内容
实验线路如图7-1所示，用HE-12挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路。
名称 直流稳压电源 万用表 直流数字电压表 直流数字电流表 叠加原理实验电路板 型号与规格 0～30V可调 0～300V 0～2000mA 数量 二路 1 1 1 1 备注 HE-12
1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。
2.令U1电源单独作用(将开关K1投向U1侧,开关K2投向短路侧)。用直流数字电压表和毫安表(接电流插头)测量各支路电流及各电阻元件两端的电压,数据记录表7-1。 表7-1
测 实 验 内 容 量 项 目 U1(V) U2(V) I1(mA) I2(mA) I3(mA) UAB(V) UCD(V) UAD(V) UDE(V) UEA(V) U1单独作用 U2单独作用 U1 U2共同作用 5