浙江大学--直流电压、电流和电阻的测量-实验报告

实验报告课程名称：电路原理实验（乙）指导老师：聂曼_成绩：实验名称：直流电压、电流和电阻的测量实验类型：验证型同组学生姓名：李东轩一、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；mx为仪表满偏值，也就是仪表量程；a为相对误差系数；b为误差固定项系数。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.测量结果的表示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。各量的计算方法和依据，请参阅第四章。3.直流电压、电流的直接测量将直流电压表跨接（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。理想电压表的内阻为无穷大，理想电阻表的内阻为零。但是，如果电压（电流）表的内阻为有限量，则当该电压（电流）表接入电路时，将会改变原来的电路工作状态，从而使待测电压（电流）产生误差。该误差的计算和修正方法将在基础规范型实验2中专门研究。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。专业：机械电子工程姓名：陈笑行学号：3120102261日期：2014/9/9地点：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MES-1电工实验台直流部分相关仪表：双路直流电压源、直流电流源、直流电压表、直流电流表MY61万用表实验板四、操作方法和实验步骤实验任务1：查教材附录、万用表说明书，填写实验1中表格7.1.1-7.1.3准确度（系统/仪表误差）=a%*读书+几字200Ω档位，0~1999共2000个字，每个字0.1Ω依次类推测量完成表7.1.4-7.1.5，万用表不同档位测量该电阻产生的仪表误差=？填入中实验任务2（1）Us=15V，R1=R2=500kΩU1=？U2=？U1+U2=？计算值？测量值？测量结果误差如何？用什么测？有几种仪表？怎么测？（2）Us=2V，R1=R2=500kΩU1=？U2=？U1+U2=？计算值？测量值？测量结果误差如何？用什么测？有几种仪表？怎么测？实验任务3（1）Is=20mA，R1=R2=10Ω（1kΩ）I1=？I2=？I1+I2=？计算值？测量值？测量结果误差如何？用什么测？有几种仪表？怎么测？（2）Is=2mA，R1=R2=10Ω（1kΩ）I1=？I2=？I1+I2=？计算值？测量值？测量结果误差如何？用什么测？有几种仪表？怎么测？五、实验数据记录和处理实验任务一的数据六、表7-1-1MY61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）表7-1-2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表7-1-3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级表7-1-4用数字式万用表测量精密可调电阻精密可调电阻指示值/Ω2105020010009999测量值/量程2.3/200Ω10.6/200Ω50.7/200Ω198/2kΩ998/2kΩ9.97k/20kΩ测量精确度（仪表误差）±（0.8%*2.3+0.1*3）Ω±（0.8%*10.6+0.1*3）Ω±（0.8%*50.7+0.1*3）Ω±（0.8%*198+1*1）Ω±（0.8%*998+1*1）Ω±（0.8%*9970+10*1）Ω处理后的误差范围2±0.310±0.450±0.7200±2.61000±9.09999±89.8实验任务二的数据表7-1-6测量直流电压使用万用表测量使用直流电压表测量U1(V)/量程（V）7.31/200.973/27.18/200.690/2U2(V)/量程（V）7.31/200.972/27.17/200.690/2Us(V)/量程（V）15.00/201.99/2015.00/202.00/20实验任务三的数据表7-1-7测量直流电流R1\R2(Ω)10\101k\1k10\101k\1kI1(mA)/量程（mA）9.45/209.94/20.696/21.004/2I2(mA)/量程（mA）9.42/209.94/20.695/21.005/2Is(mA)/量程（mA）19.8/20019.8/2002.00/202.00/20七、实验结果与分析1.KVL的验证：对于表7-1-6（15V）：用数字万用表测量：U1+U2=14.62V≈US=15.00V；用数字直流电压表测量：U1+U2=14.35V≈US=15.00V。②对于表7-1-6（2V）：用数字万用表测量：U1+U2=1.945V≈US=1.99V；用数字直流电压表测量：U1+U2=1.38VUS=2.00V。明显看到第4组数据时有问题的，1.38V和2.00V误差较大。而仔细查阅书后边附录可以看到直流电压表2V量程时内阻为500kΩ。和电路元件的阻值接近，容易造成误差。所以对电路做戴维南等效，依照公式△U=-U*（R1*R2）/（Rv*(R1+R2)）=0.345V而实际的△U=1V-0.69V=0.31V，两者接近。说明事实成立2.KCL的验证：对于表7-1-7（20mA）：R1、R2标称值均为10Ω：I1+I2=18.87mA≈IS=19.8mA；R1、R2标称值均为1kΩ：I1+I2=19.88mA≈IS=19.8mA。对于表7-1-7（2mA）：R1、R2标称值均为10Ω：I1+I2=1.391mAIS=2.00mA；R1、R2标称值均为1kΩ：I1+I2=2.009mA≈IS=2.00mA。同理对于第3组数据，1.391mA和2.00mA误差较大。而仔细查阅书后边附录可以看到直流电压表2mA量程时内阻为10Ω。和电路元件的阻值接近，容易造成误差。所以对电路做诺顿等效，依照公式△I=-I*Ra/(R1+R2)=0.3475mA而实际的△I=1mA-0.695V=0.305V，两者接近。说明事实成立八、讨论、心得思考：Is=190mA，R1=R2=2kΩ，有什么现象？在短路恒流源时，电流能调节到190mA,而接上负载的瞬间，发现输出电流降低。继续调节表现为无效。说明此时负载过大恒流源已经带不动。仔细查阅技术参数，发现恒流源最大输出电压为30V。倘若Is=190mA，而R=R1+R2=4kΩ，此时输出电压已经大于30V，所以无效。这次实验培养了我们的思考能力和动手能力，对我们很有帮助.