直流电压与直流电流的测量

一、学时分配

1 学时。

二、实验目的

1. 学会用万用表的直流电压档和直流电流档分别测量直流电压和电流。

2. 学会用直流电压表、直流电流表分别测量直流电压和电流。

3. 掌握串、并联电路的正确联接。

4. 学会电压源及电位器的正确使用。

三、实验说明

1. 连接电流表的特殊插头及插座介绍

测量电流时,电流表必须串接在电路中。用一个电流表测量几条支路的电流,可以借助于特殊插头、插座。话筒插头、插座常用来连接电流表,如图 1-1(a) 所示。电流表接在话筒插头的两脚上,它们之间有绝缘体 l 隔开;插座串接在电路中,由两块接触的弹簧铜片 2 和 3 组成。测量电流时,将插头插入插座中即可,如图 1-1 (b) 所示。图 1-1 (c) 是另一种连接电流表的插头、插座,由两脚插座和短接桥组成。测量电流时,将短接桥拔掉,电流表的表笔插入插座的两脚中,如图 1-1 (c) 所示。测量完毕后,将电流表的表笔拨出,插入短接桥,如图 1-1 (d) 所示。

(a) (b)

(c) (d)

图 1-1 连接电流表的特殊插头及插座

2. 电路的接线方法

按照实验原理图,在实验板上连接电路。先连接串联元件,后连接并联元件。从电源一端开始,依次将元件、测量仪表和短接桥联接起来,最后终止于电源另一端。电流表应串联在支路中,电压表并联在被测支路的两端,并且注意它们的极性应与参考方向一致。要注意的是,连接电路时,应将电源关闭,等电路全部接好并检查无误后,打开电源开关。实验完毕拆除电路时,必须先关掉电源,再拆电路。

3. 电压、电流方向的读取

从数字万用表上读取的数值前的正、负号是电压、电流的实际方向,但实验原理图中标出的是参考方向。如果万用表接入电路的极性与参考方向相同,那么万用表显示屏中的符号位不显示(正值),说明被测电压或电流的实际方向与参考方向相同;符号位显示“-”(负值),说明实际方向与参考方向相反。

四、实验仪器和器材

1. 直流电压源 1 台 0~30V 可调; 1 组 +12V 固定

2. 数字万用表 1 块

3. 直流电压、电流表各 1 块

4. 电位器 2 只 100 Ω× 1 ; 1k Ω× 1

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

6. 短接桥和连接导线若干 P8-1 和 50148

7. 实验用 9 孔插件方板 1 块 297mm × 300mm

五、实验内容

1. 串联电路电压、电流的测量

(1) 连接线路

①将直流电压表连接到电压源的输出端钮上,打开电源开关,指示灯亮,根据实验要求调节输出电压为 U=6V ,关掉电源;

②将电位器的活动脚调到极限位置,使一个固定脚与活动脚之间的电阻最大;

③按图 1-2(a) 所示实验原理图接线。先不接电源线,从 A 点出发串接测电流用的短接桥,然后顺序串接电阻 R1 、 R2 和电位器 R ,最后接到 E 点,如图 1-2 (b) 所示;

④将 A 点接到电压源的正极, E 点接到负极。接线完毕。

(2) 测量回路电流

将连接电流表插座的短接桥去掉,把电流表按图 1-2 ( a )中给定的电流参考方向接入电路中,打开电源开关,测出回路电流 I ,记入表 1-1 中。

(3) 测量各段电压

将电压表分别并联于各元件上,测出电压 UAB 、 UBC 、 UCD 、 UDE 、 UEA 的值,记入表 1-1 中。

(a) (b)

图 1-2 串联电路电压、电流的测量

表 1-1 串联电路电压、电流的测量值

测量项目

实验内容

I(mA)

UAB(V)

UBC(V)

UCD(V)

UDE(V)

UEA(V)

理论计算值

量程选择

测量值

2. 并联电路电压、电流的测量

(1) 连接线路

①打开电压源的开关,根据实验要求调节电压源输出电压为 U=10V ,关掉电压源。然后将电压源、电位器 R 和电阻 R1 按图 1-3 ( a )连接起来。

②先不连接电位器的 C 脚,将测电流 I 和

  的短接桥以及电阻 R2 接成串联,再将测电流

  的短接桥和 R3 接成串联,再并联在 D 、 E 两点,如图 1-3 ( b )所示。

③将测电流 I 的短接桥的一个空端接到电位器的活动脚 C 端上,将 E 端接在 B 端上。检查联接线路,确认正确无误后打开电压源开关。

(2) 调节电位器 R ,使 C 端输出 6V 电压

打开电压源,将电压表的红表笔接在 C 端、黑表笔接在 B 端,调节电位器改变 C 端的位置,使

  等于 6V 。

(3) 测量各支路电流

按图 1-3 ( b )给定的电流参考方向,分别将短接桥去掉,用电流表代替,测出各支路的电流,记入表 1-2 中。

(a) (b)

图 1-3 并联电路电压、电流的测量

表 1-2 并联电路电压、电流的测量值

测量项目

实验内容

UAB(V)

UCB (V)

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

理论计算值

量程选择

测量值

六、实验注意事项

1. 万用表、直流电流表和直流电压表使用前要明确测量对象,正确选择仪表量程并注意及时更换。在不知道被测量大小的情况下,应选择最大量程。

2. 用电流表测量各支路电流时,应注意仪表的极性及数据表格中“+”、“-”号的记录。

3. 实验台面板上各控制旋扭,调节时不能超过刻度标志范围。

4. 电压源输出应由小至大,逐渐增加,输出端切勿碰线短路,实验结束后稳压电源应该归到零位。

七、思考题

1. 如将图 1-2 中电位器的活动脚由原来的一个极限位置向另一个极限位置移动时,电路中的电流 I 和电压

  将如何变化?

2. 图 1-3 中,如并联电阻 R2 、 R3 的阻值很小,电位器的阻值又很大,调节输出电压时将会发生什么情况?

3. 图 1-3 中,如已知电压源 U 的极性,用模拟万用表测量电流时, R2 、 R3 支路的电流表反向偏转,应采取什么措施?按图中参考方向,

  、

  应是正还是负 ?

4. 电流表的内阻大约是多少?电流表应如何连接于电路中?

5. 电压表的内阻大约是多少?电压表应如何连接于电路中?

八、实验报告要求

1. 整理各项记录并进行分析。

2. 总结电压表、电流表和数字万用表读数的方法。

3. 总结电压表、电流表和数字万用表的量程选择及接线测量时的注意事项。

一、学时分配

1 学时。

二、实验目的

1. 学会用万用表的直流电压档和直流电流档分别测量直流电压和电流。

2. 学会用直流电压表、直流电流表分别测量直流电压和电流。

3. 掌握串、并联电路的正确联接。

4. 学会电压源及电位器的正确使用。

三、实验说明

1. 连接电流表的特殊插头及插座介绍

测量电流时,电流表必须串接在电路中。用一个电流表测量几条支路的电流,可以借助于特殊插头、插座。话筒插头、插座常用来连接电流表,如图 1-1(a) 所示。电流表接在话筒插头的两脚上,它们之间有绝缘体 l 隔开;插座串接在电路中,由两块接触的弹簧铜片 2 和 3 组成。测量电流时,将插头插入插座中即可,如图 1-1 (b) 所示。图 1-1 (c) 是另一种连接电流表的插头、插座,由两脚插座和短接桥组成。测量电流时,将短接桥拔掉,电流表的表笔插入插座的两脚中,如图 1-1 (c) 所示。测量完毕后,将电流表的表笔拨出,插入短接桥,如图 1-1 (d) 所示。

(a) (b)

(c) (d)

图 1-1 连接电流表的特殊插头及插座

2. 电路的接线方法

按照实验原理图,在实验板上连接电路。先连接串联元件,后连接并联元件。从电源一端开始,依次将元件、测量仪表和短接桥联接起来,最后终止于电源另一端。电流表应串联在支路中,电压表并联在被测支路的两端,并且注意它们的极性应与参考方向一致。要注意的是,连接电路时,应将电源关闭,等电路全部接好并检查无误后,打开电源开关。实验完毕拆除电路时,必须先关掉电源,再拆电路。

3. 电压、电流方向的读取

从数字万用表上读取的数值前的正、负号是电压、电流的实际方向,但实验原理图中标出的是参考方向。如果万用表接入电路的极性与参考方向相同,那么万用表显示屏中的符号位不显示(正值),说明被测电压或电流的实际方向与参考方向相同;符号位显示“-”(负值),说明实际方向与参考方向相反。

四、实验仪器和器材

1. 直流电压源 1 台 0~30V 可调; 1 组 +12V 固定

2. 数字万用表 1 块

3. 直流电压、电流表各 1 块

4. 电位器 2 只 100 Ω× 1 ; 1k Ω× 1

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

6. 短接桥和连接导线若干 P8-1 和 50148

7. 实验用 9 孔插件方板 1 块 297mm × 300mm

五、实验内容

1. 串联电路电压、电流的测量

(1) 连接线路

①将直流电压表连接到电压源的输出端钮上,打开电源开关,指示灯亮,根据实验要求调节输出电压为 U=6V ,关掉电源;

②将电位器的活动脚调到极限位置,使一个固定脚与活动脚之间的电阻最大;

③按图 1-2(a) 所示实验原理图接线。先不接电源线,从 A 点出发串接测电流用的短接桥,然后顺序串接电阻 R1 、 R2 和电位器 R ,最后接到 E 点,如图 1-2 (b) 所示;

④将 A 点接到电压源的正极, E 点接到负极。接线完毕。

(2) 测量回路电流

将连接电流表插座的短接桥去掉,把电流表按图 1-2 ( a )中给定的电流参考方向接入电路中,打开电源开关,测出回路电流 I ,记入表 1-1 中。

(3) 测量各段电压

将电压表分别并联于各元件上,测出电压 UAB 、 UBC 、 UCD 、 UDE 、 UEA 的值,记入表 1-1 中。

(a) (b)

图 1-2 串联电路电压、电流的测量

表 1-1 串联电路电压、电流的测量值

测量项目

实验内容

I(mA)

UAB(V)

UBC(V)

UCD(V)

UDE(V)

UEA(V)

理论计算值

量程选择

测量值

2. 并联电路电压、电流的测量

(1) 连接线路

①打开电压源的开关,根据实验要求调节电压源输出电压为 U=10V ,关掉电压源。然后将电压源、电位器 R 和电阻 R1 按图 1-3 ( a )连接起来。

②先不连接电位器的 C 脚,将测电流 I 和

  的短接桥以及电阻 R2 接成串联,再将测电流

  的短接桥和 R3 接成串联,再并联在 D 、 E 两点,如图 1-3 ( b )所示。

③将测电流 I 的短接桥的一个空端接到电位器的活动脚 C 端上,将 E 端接在 B 端上。检查联接线路,确认正确无误后打开电压源开关。

(2) 调节电位器 R ,使 C 端输出 6V 电压

打开电压源,将电压表的红表笔接在 C 端、黑表笔接在 B 端,调节电位器改变 C 端的位置,使

  等于 6V 。

(3) 测量各支路电流

按图 1-3 ( b )给定的电流参考方向,分别将短接桥去掉,用电流表代替,测出各支路的电流,记入表 1-2 中。

(a) (b)

图 1-3 并联电路电压、电流的测量

表 1-2 并联电路电压、电流的测量值

测量项目

实验内容

UAB(V)

UCB (V)

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

理论计算值

量程选择

测量值

六、实验注意事项

1. 万用表、直流电流表和直流电压表使用前要明确测量对象,正确选择仪表量程并注意及时更换。在不知道被测量大小的情况下,应选择最大量程。

2. 用电流表测量各支路电流时,应注意仪表的极性及数据表格中“+”、“-”号的记录。

3. 实验台面板上各控制旋扭,调节时不能超过刻度标志范围。

4. 电压源输出应由小至大,逐渐增加,输出端切勿碰线短路,实验结束后稳压电源应该归到零位。

七、思考题

1. 如将图 1-2 中电位器的活动脚由原来的一个极限位置向另一个极限位置移动时,电路中的电流 I 和电压

  将如何变化?

2. 图 1-3 中,如并联电阻 R2 、 R3 的阻值很小,电位器的阻值又很大,调节输出电压时将会发生什么情况?

3. 图 1-3 中,如已知电压源 U 的极性,用模拟万用表测量电流时, R2 、 R3 支路的电流表反向偏转,应采取什么措施?按图中参考方向,

  、

  应是正还是负 ?

4. 电流表的内阻大约是多少?电流表应如何连接于电路中?

5. 电压表的内阻大约是多少?电压表应如何连接于电路中?

八、实验报告要求

1. 整理各项记录并进行分析。

2. 总结电压表、电流表和数字万用表读数的方法。

3. 总结电压表、电流表和数字万用表的量程选择及接线测量时的注意事项。


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