直流電壓與直流電流的測(cè)量

一、學(xué)時(shí)分配

1 學(xué)時(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1. 學(xué)會(huì)用萬用表的直流電壓檔和直流電流檔分別測(cè)量直流電壓和電流。

2. 學(xué)會(huì)用直流電壓表、直流電流表分別測(cè)量直流電壓和電流。

3. 掌握串、并聯(lián)電路的正確聯(lián)接。

4. 學(xué)會(huì)電壓源及電位器的正確使用。

三、實(shí)驗(yàn)說明

1. 連接電流表的特殊插頭及插座介紹

測(cè)量電流時(shí)，電流表必須串接在電路中。用一個(gè)電流表測(cè)量幾條支路的電流，可以借助于特殊插頭、插座。話筒插頭、插座常用來連接電流表，如圖 1-1(a) 所示。電流表接在話筒插頭的兩腳上，它們之間有絕緣體 l 隔開；插座串接在電路中，由兩塊接觸的彈簧銅片 2 和 3 組成。測(cè)量電流時(shí)，將插頭插入插座中即可，如圖 1-1 (b) 所示。圖 1-1 (c) 是另一種連接電流表的插頭、插座，由兩腳插座和短接橋組成。測(cè)量電流時(shí)，將短接橋拔掉，電流表的表筆插入插座的兩腳中，如圖 1-1 (c) 所示。測(cè)量完畢后，將電流表的表筆撥出，插入短接橋，如圖 1-1 (d) 所示。

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(a)	(b)

(c)	(d)

圖 1-1 連接電流表的特殊插頭及插座

2. 電路的接線方法

按照實(shí)驗(yàn)原理圖，在實(shí)驗(yàn)板上連接電路。先連接串聯(lián)元件，后連接并聯(lián)元件。從電源一端開始，依次將元件、測(cè)量儀表和短接橋聯(lián)接起來，最后終止于電源另一端。電流表應(yīng)串聯(lián)在支路中，電壓表并聯(lián)在被測(cè)支路的兩端，并且注意它們的極性應(yīng)與參考方向一致。要注意的是，連接電路時(shí)，應(yīng)將電源關(guān)閉，等電路全部接好并檢查無誤后，打開電源開關(guān)。實(shí)驗(yàn)完畢拆除電路時(shí)，必須先關(guān)掉電源，再拆電路。

3. 電壓、電流方向的讀取

從數(shù)字萬用表上讀取的數(shù)值前的正、負(fù)號(hào)是電壓、電流的實(shí)際方向，但實(shí)驗(yàn)原理圖中標(biāo)出的是參考方向。如果萬用表接入電路的極性與參考方向相同，那么萬用表顯示屏中的符號(hào)位不顯示（正值），說明被測(cè)電壓或電流的實(shí)際方向與參考方向相同；符號(hào)位顯示“－”（負(fù)值），說明實(shí)際方向與參考方向相反。

四、實(shí)驗(yàn)儀器和器材

1. 直流電壓源 1 臺(tái) 0~30V 可調(diào)； 1 組 +12V 固定

2. 數(shù)字萬用表 1 塊

3. 直流電壓、電流表各 1 塊

4. 電位器 2 只 100 Ω× 1 ； 1k Ω× 1

5. 電阻 4 只 100 Ω× 1 ； 330 W × 1 ； 510 W × 1 ； 1K W × 1

6. 短接橋和連接導(dǎo)線若干 P8-1 和 50148

7. 實(shí)驗(yàn)用 9 孔插件方板 1 塊 297mm × 300mm

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1. 串聯(lián)電路電壓、電流的測(cè)量

(1) 連接線路

①將直流電壓表連接到電壓源的輸出端鈕上，打開電源開關(guān)，指示燈亮，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)節(jié)輸出電壓為 U=6V ，關(guān)掉電源；

②將電位器的活動(dòng)腳調(diào)到極限位置，使一個(gè)固定腳與活動(dòng)腳之間的電阻最大；

③按圖 1-2(a) 所示實(shí)驗(yàn)原理圖接線。先不接電源線，從 A 點(diǎn)出發(fā)串接測(cè)電流用的短接橋，然后順序串接電阻 R1 、 R2 和電位器 R ，最后接到 E 點(diǎn)，如圖 1-2 (b) 所示；

④將 A 點(diǎn)接到電壓源的正極， E 點(diǎn)接到負(fù)極。接線完畢。

(2) 測(cè)量回路電流

將連接電流表插座的短接橋去掉，把電流表按圖 1-2 （ a ）中給定的電流參考方向接入電路中，打開電源開關(guān)，測(cè)出回路電流 I ，記入表 1-1 中。

(3) 測(cè)量各段電壓

將電壓表分別并聯(lián)于各元件上，測(cè)出電壓 UAB 、 UBC 、 UCD 、 UDE 、 UEA 的值，記入表 1-1 中。

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(a)	(b)

圖 1-2 串聯(lián)電路電壓、電流的測(cè)量

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表 1-1 串聯(lián)電路電壓、電流的測(cè)量值

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2. 并聯(lián)電路電壓、電流的測(cè)量

(1) 連接線路

①打開電壓源的開關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)節(jié)電壓源輸出電壓為 U=10V ，關(guān)掉電壓源。然后將電壓源、電位器 R 和電阻 R1 按圖 1-3 （ a ）連接起來。

②先不連接電位器的 C 腳，將測(cè)電流 I 和 的短接橋以及電阻 R2 接成串聯(lián)，再將測(cè)電流 的短接橋和 R3 接成串聯(lián)，再并聯(lián)在 D 、 E 兩點(diǎn)，如圖 1-3 （ b ）所示。

③將測(cè)電流 I 的短接橋的一個(gè)空端接到電位器的活動(dòng)腳 C 端上，將 E 端接在 B 端上。檢查聯(lián)接線路，確認(rèn)正確無誤后打開電壓源開關(guān)。

(2) 調(diào)節(jié)電位器 R ，使 C 端輸出 6V 電壓

打開電壓源，將電壓表的紅表筆接在 C 端、黑表筆接在 B 端，調(diào)節(jié)電位器改變 C 端的位置，使 等于 6V 。

(3) 測(cè)量各支路電流

按圖 1-3 （ b ）給定的電流參考方向，分別將短接橋去掉，用電流表代替，測(cè)出各支路的電流，記入表 1-2 中。

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(a)	(b)

圖 1-3 并聯(lián)電路電壓、電流的測(cè)量

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表 1-2 并聯(lián)電路電壓、電流的測(cè)量值

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六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1. 萬用表、直流電流表和直流電壓表使用前要明確測(cè)量對(duì)象，正確選擇儀表量程并注意及時(shí)更換。在不知道被測(cè)量大小的情況下，應(yīng)選擇最大量程。

2. 用電流表測(cè)量各支路電流時(shí)，應(yīng)注意儀表的極性及數(shù)據(jù)表格中“＋”、“－”號(hào)的記錄。

3. 實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上各控制旋扭，調(diào)節(jié)時(shí)不能超過刻度標(biāo)志范圍。

4. 電壓源輸出應(yīng)由小至大，逐漸增加，輸出端切勿碰線短路，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后穩(wěn)壓電源應(yīng)該歸到零位。

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七、思考題

1. 如將圖 1-2 中電位器的活動(dòng)腳由原來的一個(gè)極限位置向另一個(gè)極限位置移動(dòng)時(shí)，電路中的電流 I 和電壓 將如何變化？

2. 圖 1-3 中，如并聯(lián)電阻 R2 、 R3 的阻值很小，電位器的阻值又很大，調(diào)節(jié)輸出電壓時(shí)將會(huì)發(fā)生什么情況？

3. 圖 1-3 中，如已知電壓源 U 的極性，用模擬萬用表測(cè)量電流時(shí)， R2 、 R3 支路的電流表反向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)采取什么措施？按圖中參考方向， 、 應(yīng)是正還是負(fù) ?

4. 電流表的內(nèi)阻大約是多少？電流表應(yīng)如何連接于電路中？

5. 電壓表的內(nèi)阻大約是多少？電壓表應(yīng)如何連接于電路中？

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八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1. 整理各項(xiàng)記錄并進(jìn)行分析。

2. 總結(jié)電壓表、電流表和數(shù)字萬用表讀數(shù)的方法。

3. 總結(jié)電壓表、電流表和數(shù)字萬用表的量程選擇及接線測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)。