直流电压、电流和电阻的测量-实验报告

实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________实验名称：直流电压、电流和电阻的测量实验类型：电路实验同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.掌握直流电源、测量仪表以及数字万用表的使用方法；2.掌握测量直流电压、电流和电阻的直接测量方法；3.了解测量仪表量程、分辨率、准确度对测量结果的影响。4.学习如何正确表示测量结果。二、实验内容和原理1.数字式仪表测量误差计算方法数字显示的直读式仪表，其误差常用下列三种方式表示：mm=a%x=a%xb%x=a%xb%x（）几个字（）（）（）（）几个字式中，x为被测量的指示值；xm为仪表满偏值，也就是仪表量程；a为相对误差系数；b为误差固定项。从上述三种表达式可知，数字表的误差主要由与被测值大小有关的相对量和与被测量大小无关的固定量以及显示误差共同组成。其中，前者是由于仪表基准源、量程放大器、衰减器的衰减量不稳定及校准不完善的非线性等因素引起的误差；后者包括仪表零点漂移、热电势、量化误差和噪声引起的误差。2.电路基本测量方法。直接测量的结果表示为：cxu（P）。其中，x：n次测量的平均值；cu：合成不确度；P：置信概率。3.数字万用表测量误差的计算方法。将直流电压表跨接（并接）在待测电压处，可以测量其电压值。直流电压表的正负极性与电路中实际电压极性相对应时，才能正确测得电压值。电流表则需要串联在待测支路中才能测量在该支路中流动的电流。电流表两端也标有正负极性，当待测电流从电流表的“正”流到“负”时，电流表显示为正值。直流仪表的测量误差通常由其说明书上的计算公式给出，与测量值以及量程大小有关。4.电阻的测量电阻的直接测量通常可用万用表（电阻表）、电桥、电参数测量仪LCR来测量。电阻的测量误差由该仪表说明书上的计算公式给出，与测量值以及量程大小有关。三、主要仪器设备1.数字万用表；2.电工综合实验台学生序号：6实验名称：_______________________________姓名：________________学号：__________________3.DG07多功能网络实验组件四、操作方法和实验步骤1.阅读实验室实验装置、仪器仪表的使用手册，填写数字式万用表、直流电源、数字直流电压的技术性能指标。2.用数字式万用表分别测量(1)当精密可调电阻的指示值分别为2Ω、10Ω、50Ω、200Ω、1000Ω、9999Ω时的电阻值(2)指定电阻器的电阻值3.用数字万用表和数字直流电压表分别测量直流电压。4.用直流电流表不同直流电流值五、实验数据记录和处理MY61型万用表技术性能测量类型量程范围最小分辨率准确度直流电流2mA—20mA—200mA—20A1uA±（0.8%+1）直流电压200mV—2V—20V—200V—1000V0.1mV±（0.5%+1）交流电流2mA—20mA—200mA—20A1uA±（1%+3）交流电压200mV—2V—20V—200V—750V0.1mV±（1.2%+3）电阻200Ω—2KΩ—20KΩ—200KΩ—2MΩ—20MΩ—200MΩ0.1Ω±（0.8%+3）直流电源技术性能输出电压范围输出电流范围直流稳压源0~30V0~1A直流稳流源0~30V0~200mA数字直流仪表技术性能输入阻抗量程范围测量精度直流电压表500KΩ（200mV、2V挡）或5MΩ（20V、200V挡）0~200V0.5级直流电流表10Ω（2mA）或1Ω（20mA、200mA）或0.1Ω（2A）0~2A0.5级用数字式万用表测量精密可调电阻（短接示数0.8Ω）精密可调电阻指示值/Ω2105020010009999测量值/量程3.1Ω/200Ω11.0Ω/200Ω51.2Ω/200Ω199Ω/2kΩ996Ω/2kΩ9.95kΩ/20kΩ修正测量值/量程2.3Ω/200Ω10.2Ω/200Ω50.4Ω/200Ω198Ω/2kΩ996Ω/2kΩ9.95kΩ/20kΩ测量不确定度/Ω±(0.8%*2.3+0.1*3)±(0.8%*10.2+0.1*3)±(0.8%*50.4+0.1*3)±(0.8%*198+1*1)±(0.8%*996+1*1)±(0.8%*9950+10*1)测量结果/Ω2.3±0.310.2±0.450.4±0.7198±2996±9(9.95±0.09)k实验名称：_______________________________姓名：________________学号：__________________用数字式万用表测量DG08电阻（短接示数0.3Ω）DG08上的电阻标称值/Ω102030010002k测量值/量程10.1Ω/200Ω20.8Ω/200Ω297Ω/2kΩ1000Ω/2kΩ1.97kΩ/20kΩ修正测量值/量程9.8Ω/200Ω20.5Ω/200Ω297Ω/2kΩ1000Ω/2kΩ1.97kΩ/20kΩ测量不确定度/Ω±(0.8%*9.8+0.1*3)±(0.8%*20.5+0.1*3)±(0.8%*297+1*1)±(0.8%*1000+1*1)±(0.8%*1970+10*1)测量结果/Ω9.8±0.420.5±0.5297±31000±9(1.97±0.02)k测量直流电压（US≈15V）US(V)/量程(V)U1(V)/量程(V)U2(V)/量程(V)用数字万用表测量15.07/2011.96/203.05/20用数字直流电压表测量14.96/2011.82/203.01/20用直流电流表测量直流电流（IS≈20mA）IS(mA)/量程(mA)I1(mA)/量程(mA)I2(mA)/量程(mA)R1、R2标称值约为10Ω19.9/2009.57/209.44/20R1、R2标称值约为1kΩ19.9/20010.03/2010.06/20用直流电流表测量直流电流（IS≈2mA）IS(mA)/量程(mA)I1(mA)/量程(mA)I2(mA)/量程(mA)R1、R2标称值约为10Ω1.99/200.696/20.684/2R1、R2标称值约为1kΩ2.00/200.995/20.996/2KCL仿真：KVL仿真：六、实验结果与分析验证KVL：数字万用表测量中，U1+U2=15.01V≈US=15.07V；数字直流电压表测量中，U1+U2=14.83V≈US=14.96V；两次测量结果中都非常接近，在误差允许范围内，认为KVL验证成立。验证KCL:当IS≈20mA时，R1、R2标称值约为10Ω时，I1+I2=19.01mA≈IS=19.9mA;R1、R2标称值约为1kΩ时，I1+I2=20.09mA≈IS=19.9mA;当IS≈2mA时，R1、R2标称值约为10Ω时，I1+I2=1.38mAIS=1.99mA;R1、R2标称值约为1kΩ时，I1+I2=1.991mA≈IS=1.99mA;在第三组数据中，支路电流之和明显小于总电流，查表可知当量程为2mA时，该直流电流表的内阻为10Ω，与被测量的R1、R2阻值十分接近，因此容易造成误差。若假定电流表内阻和两个电阻的阻值为10Ω，经过理论计算得电流表内阻将分流0.33mA，在I1支路上实际误差为0.30mA，在I2支路上实际误差为0.31mA，均与理论值接近，说明符合事实。而其余三组数据中支路电流之和基本等于总电流，故在误差允许范围内，认为KCL验证成立。七、讨论、心得测电阻的过程中，我一开始遇到了读数值与电阻指示值相差较大的情况，换用其他万用表后示数仍然有明显差距，经过短接万用表的两头，才发现万用表自身有不可忽略的短接电阻，因此才同时记录了短接电阻数据和直接测量的数据，在后来的数据处理中再减掉了这部分电阻，数据才比较符合实际。测电流的过程中，我用直流电流表测得的某组数据比较奇怪，支路电流之和明显小于总电流，这时我翻阅了技术手册，发现了直流电流表在这个量程下的内阻阻值和被测支路电阻非常接近，因此会有较大的误差。这也告诫我们测量数据的时候务必要记录下相应的量程。预习思考及注意事项问题6回答：测量直流电压时，R1=195kΩ，R2=50kΩ，同样在20V量程下，数字万用表的内阻是10MΩ，而数字直流电压表的内阻是5MΩ，因此使用两种表分别测量，可以观察到不同程度的误差。因为数字万用表内阻是数字直流电压表的两倍，所以理论上数字万用表测量到的分电压之和与总电压之差应该比数字直流电压表测得的差值小一半，而实际上数字万用表测得的差值为0.06V，直流电压表测得的差值为0.13，十分符合预测结论。