大学物理实验数字万用表分立元件组装
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万用表组装实验报告万用表组装实验报告引言:万用表是一种常见的电气测量仪器,用于测量电压、电流、电阻等电学量。
在本实验中,我们将学习如何组装一个简单的万用表,并了解其基本原理和使用方法。
1. 实验目的本实验的目的是通过组装万用表,了解其内部结构和工作原理,并掌握正确使用万用表的方法。
2. 实验材料本实验所需材料包括:- 万用表组装套件(包括表壳、表盘、电路板等)- 电线- 电池- 电阻器- 电压源- 电流源3. 实验步骤3.1 组装表壳首先,将表壳打开,将表盘和电路板固定在表壳内部。
确保它们牢固地连接在一起,并且表盘可以自由旋转。
3.2 连接电路将电线连接到电路板上的相应接口,连接电池、电阻器、电压源和电流源。
确保电路连接正确,并且电线牢固地固定在接口上。
3.3 调整表盘将表盘上的旋钮调整到合适的位置,以确保万用表可以测量不同范围的电学量。
根据实际需要,可以选择测量电压、电流或电阻。
3.4 测试电路使用已连接的电路进行测试。
根据需要,可以通过调整表盘上的旋钮来选择不同的测量范围。
确保万用表的探头正确接触测试电路,并记录测量结果。
4. 实验结果与分析通过组装和测试,我们可以得到电路中不同电学量的测量结果。
根据测量结果,我们可以计算电路中的电压、电流和电阻,并分析电路的工作状态和性能。
5. 实验注意事项在进行实验时,需要注意以下事项:- 确保电路连接正确,避免短路或断路的情况发生。
- 在使用万用表时,要小心操作,避免探头接触到带电部分,以免发生触电事故。
- 在测量电压时,要选择合适的测量范围,避免超出万用表的额定电压范围,以免损坏仪器。
- 在测量电流时,要注意电流的方向,确保电流通过万用表的正确位置,以免烧坏保险丝或电路板。
6. 结论通过本实验,我们成功地组装了一个简单的万用表,并学习了其基本原理和使用方法。
掌握了正确使用万用表的技巧和注意事项,为今后的电学实验打下了基础。
同时,通过测试电路中的电学量,我们可以进一步了解电路的工作状态和性能,为电路设计和故障排除提供了有价值的信息。
万用表组装及调试实训教案(详细)教案章节:一、实训目的1.1 了解万用表的结构和原理1.2 学会使用万用表进行基本测量1.3 掌握万用表的组装和调试方法1.4 提高动手能力和实际操作技能教案章节:二、实训器材与工具2.1 万用表一台2.2 电池一组2.3 测试线若干2.4 螺丝刀一套2.5 剪刀一把2.6 胶带适量教案章节:三、实训内容与步骤3.1 了解万用表的结构和原理3.1.1 查看万用表说明书,了解其内部电路和功能3.1.2 观察万用表的实物,识别各个部件和接口3.2 组装万用表3.2.1 拆开万用表外壳,取出内部电路板3.2.2 按照说明书和电路图,将各个部件连接到电路板上3.2.3 组装外壳,确保电路板稳固3.3 调试万用表3.3.1 给万用表供电,观察仪表盘指示3.3.2 使用测试线进行基本测量,如电压、电流、电阻等3.3.3 检查万用表的准确性和稳定性,如有问题进行调整教案章节:四、实训注意事项4.1 操作过程中要小心谨慎,避免触电或损坏器材4.2 不要随意拆解或改装万用表,以免影响其性能4.3 实训结束后,要将器材归位,保持实验室整洁教案章节:五、实训总结与拓展5.1 总结实训中学到的知识和技能,填写实训报告5.2 讨论万用表在实际应用中的注意事项和操作技巧5.3 探索万用表在其他领域的应用,如汽车维修、电子制作等教案章节:六、实训案例分析6.1 分析实际案例,了解万用表在实际工作中的应用6.2 通过案例,学习如何使用万用表进行故障检测和排除6.3 讨论案例中的问题和解决方案,提高分析和解决问题的能力教案章节:七、实训操作练习7.1 进行实际操作练习,包括电压、电流、电阻等测量7.2 练习使用万用表进行故障检测和排除7.3 老师巡回指导,纠正操作错误,解答疑问教案章节:八、实训考核8.1 学生进行实训考核,测试万用表的使用技能和故障排除能力8.2 老师评分,评价学生的实训成果8.3 对学生进行点评,总结实训中的优点和不足9.2 报告内容包括实训目的、内容、过程、收获和反思等9.3 老师批改报告,给出评价和建议教案章节:十、实训总结与反思10.1 学生总结实训过程中的所学所得,分享实训心得10.2 反思实训中的不足之处,提出改进措施10.3 老师总结实训总体情况,对学生的表现给予肯定和鼓励教案章节:十一、实训拓展与应用11.1 探讨万用表在实际工程中的应用案例,如自动化控制系统、电子设备维护等。
万用表的组装实验报告
实验名称:万用表的组装实验报告
实验目的:
1.了解万用表的结构和组成部分;
2.学习如何正确地组装万用表;
3.掌握对万用表进行简单维护的方法。
实验器材:
万用表组装工具包、万用表零部件、电线剪刀、螺丝刀等。
实验步骤:
1.准备工作:清洁所有电器工具,并确保安全使用;
2.组装外壳:将万用表的上下盖和中间框架组装在一起,使用
螺丝刀固定;
3.组装电池盖:将电池盖固定在万用表上,并插入适当的电池;
4.组装端口和连接线:将端口和连接线按照正确的接线方法连
接到万用表;
5.测试是否正确:在真空管等可信的电路中测试万用表是否能
够正确地读取电气信号;
6.完善:检查设备的全部部分,如有破损请及时修补。
实验结果:
万用表十分精密,每一个零件都起着至关重要的作用。
在组装
完毕后,我们用万用表在真空管等可信电路中进行了测试。
测试
结果显示,我们组装的万用表正确地读取了电气信号,结果是准
确的。
通过本次实验,我们不仅学习了万用表组装的方法,还掌
握了对设备进行简单维护的技能。
实验总结:
组装万用表需要仔细记忆每个零件,在组装时要注意每个接口,确保连接正确。
在组装时也要特别小心,以避免配件丢失或损坏。
对于万用表的使用和维护,我们还有许多知识需要学习。
我们将
继续探索学习,以便更好地理解和使用这个关键的工具。
万用表组装实验报告万用表是一种常用的电子测量仪器,广泛应用于电工、电子、通信、仪器仪表等领域。
本实验旨在通过组装万用表,了解其内部结构和工作原理,并掌握其正确使用方法。
1. 实验目的本实验的主要目的是通过组装万用表,加深对其内部结构和工作原理的理解,并掌握正确使用方法,为日后的实际工作提供基础。
2. 实验材料(1)万用表组装包:包括外壳、显示屏、旋钮、电路板等组件。
(2)螺丝刀、扳手等工具。
3. 实验步骤(1)打开万用表组装包,将各组件整理出来,检查是否完整。
(2)按照说明书的指导,逐步组装万用表。
首先将电路板安装到外壳内部,注意连接线的正确插入。
然后将显示屏安装到外壳上方,固定好。
最后将旋钮安装到外壳侧面,并确保其能够顺畅转动。
(3)组装完成后,使用螺丝刀和扳手等工具,逐个检查各组件的固定情况,确保没有松动。
(4)接通电源,打开万用表的开关,观察显示屏是否正常显示。
如果显示屏没有亮起,需要检查电路板连接是否正确。
(5)使用万用表测试不同电路或元件的电压、电流、电阻等数值,并记录下来。
在测试过程中,要注意选择合适的量程,以保证测量的准确性。
(6)实验结束后,及时关闭万用表的开关,断开电源。
4. 实验结果与分析通过组装万用表并进行实际测量,我们可以得到各电路或元件的电压、电流、电阻等数值。
根据这些数据,我们可以进一步分析电路的工作状态,判断元件的性能是否正常。
同时,通过比较不同条件下的测量结果,我们还可以得到一些有关电路特性的定量信息。
5. 实验心得体会通过本次实验,我对万用表的内部结构和工作原理有了更深入的了解。
组装万用表的过程中,我学会了如何正确连接各组件,如何检查固定情况,以及如何调试开关和显示屏。
在实际测量过程中,我也学会了选择合适的量程和正确操作万用表,以确保测量的准确性。
总之,本次实验不仅让我对万用表有了更深入的了解,还培养了我的动手能力和实际操作能力。
通过组装万用表和实际测量,我更加熟悉了电路的工作原理和性能分析方法。
5.2 DT9205万用表的组装1.准备工作熟悉各种装配工艺图纸和工艺要求,按工艺文件清单和复核元器件及材料的型号、规格、数量、质量等是否符合工艺要求。
2.元器件焊接元器件插装顺序:卧式电阻,立式电阻,二极管,晶体管,电容,电解电容,热敏电阻,电位器,开关,电容夹片,HFE插座,输入插座,保险丝架,电池夹,蜂鸣器,分流器,量程选择开关,液晶显示屏,折叠和齿轮弹簧等.(1) 印制电路板的检验由于考虑到贴片元件在组装时焊接困难,故配套件在出厂时贴片元件已经在印制板上。
因此,需要仔细目测所有贴片元件引脚有无漏焊、虚焊、搭焊;若有需要补焊,注意补焊时间不宜太长,只要焊锡融化即可。
(2)元器件插装工艺要求A.焊接要求。
双面印制电路板的焊盘孔,一般要进行孔金属化。
在金属化孔的焊接加热时间应适当长一些。
B.电容。
垂直于硬质电路板插至最低,无极性电容标志方向置于以观察方向。
C.电阻。
立式电阻垂直于硬质电路板插至最低,误差色环向下,卧式电阻体距印制板0.5mm~1.5mm,误差色环向右。
D.晶体管。
立式二极管垂直于印制板插到底,卧式二极管距印制板3mm~4mm,晶体二极管在插装时应注意极性,晶体管脚据硬纸板3mm~5mm。
E.其他元器件和零件的安装焊接.电位器、晶体管测试插座、电容夹片应垂直于印制板插到底,不得倾斜。
.四个输入插座较细的一段垂直入印制板,不得倾斜,韩系必须外绕着插座。
.在插按钮开关2T2P时必须底部有凹口的一侧朝电路板有标志侧,开关若装反,则当开关按下时,电源不接通。
.蜂鸣器、分流器和保险丝座均装在印制板面。
蜂鸣器的安装连接,按标志图焊接在相应位置。
由锰铜丝做成的分流器垂直于印制板插装,焊锡必须围绕着分流器。
两只保险丝座应注意断面方向,由挡板面一侧朝外。
(3)量程选择开关装配A.检查量程选择开关在印制板上位置及带点胶条连接之位置是否干净,可用橡皮擦图处理。
B.装V型金属片。
戴上手套用镊子把五片V 型簧片装入刀盘定位槽内。
《电装实习报告》实习内容:DT830B数字万用表的组装学院:核技术与自动化工程学院专业:电气工程及其自动化班级:2012060501学号:姓名:指导老师:**完成时间:2014.06.22DT830B数字万用表的组装一、实验目的1、通过DT830B 数字万用表装配实验,进一步加深对数字万用表电路原理的认识,能熟练的测量各种物理量。
2、了解ICL7106的各个引脚和他的数模转换功能。
3、了解液晶显示的原理和使用方法。
4、初步学会通过电路图焊接电路板。
掌握一些简单的电路焊接工艺。
5、了解各种测试仪器的用法并样品进行测试和矫正二、实验器材1、DT830型31/2位数字万用表的各种零配件和相关的材料。
见DT830B元件清单.2、焊接电路板所需的烙铁和锡以及松香。
三、实验原理DT830B电路原理图如下图所示,它是3位半数字万用表。
数字万用表的核心是ICL7106A/D转化器为核心的数字万用表。
A/D转化器将0~2V范围的模拟电压变成三位半的BCD码数字显示出来。
将被测直流电压、交流电压、直流电流及电阻的物理量变成0~2V的直流电压送到ICL7106的输入端,即可在数字表上进行检测。
为检测大于2V的直流电压,在输入端引入衰减器,将信号变为0~2V,检测显示时再放大同样的倍数。
检测直流电流,首先必须将被测电流变成0~2V的直流电压即实现衰减与I/V变换。
衰减是有精密电阻构成的具有不同分流系数的分流器完成。
电阻的检测是利用电流源在电阻上产生压降。
因为被测电阻上通过的电流是恒定的,所以在被测电阻上产生的压降与其阻值成正比,然后将得到的电压信号送到A/D转换器进行检测。
四、装配要求1.对照电路原理图看懂电路图。
2.认识电路图上的符号,并与实物对照。
3.根据技术指标测试个元器件的主数。
4认真细心的安装焊接。
5按照技术要求进行调试。
五、组装过程1.印刷电路板的装焊第一步,焊接三个卧式电阻R15、R21、R25第二步,焊接电容C1~C6第三步,焊接二极管D1、D2第四步,焊接三极管Q1、Q2、Q3和二极管D3 第五步,焊接立式电阻和康铜丝第六步,按照“先低后高、先小后大、先轻后重、先里后外、先一般、后特殊元器件”的原则进行焊接最后,焊接电池扣、表笔插座、hFE插座2、印刷电路板装焊注意事项3、LCD屏的安装先将液晶屏放入前外壳的方形窗口内,然后将导电胶条放在液晶屏导电条上,撕掉粘性胶条上的标签,把粘性胶条一端紧贴导电胶条,固定在液晶屏背面上。
数字万用表组装实训报告
一、实训目的
本次实训的目的是让学生了解数字万用表的结构和使用方法,通过组装实践锻炼学生的动手能力和实际操作能力,培养学生的实际应用能力。
二、实训内容
1. 数字万用表的结构和原理
数字万用表是一种通用的测试仪器,能够测量电压、电流、电阻、电容、电感等电学参数。
数字万用表由直流电压测量电路、交流电压测量电路、电流测量电路、电阻测量电路、电容测量电路、电感测量电路等组成。
其中,直流电压测量电路和交流电压测量电路是数字万用表的核心部件。
2. 数字万用表的组装
数字万用表的组装需要按照说明书进行操作,具体步骤如下:
(1)打开数字万用表的外壳,将电路板放入外壳内。
(2)连接电路板和面板上的接插件,注意接口的方向和对应关系。
(3)将电池盒或电源线连接到电路板上。
(4)调整电池或电源线的电压,使数字万用表显示屏显示电压值。
(5)测试数字万用表的各项功能,如电压测量、电流测量、电阻测量、电容测量、电感测量等。
三、实训体会
通过本次实训,我深刻地认识到了数字万用表的重要性和使用方法。
数字万用表能够快速准确地测量电学参数,是电子工程师、电气工程师等从事电子技术行业的必备工具。
在实际操作中,我遇到了许多困难,如接口不对、电源电压不足等。
但是通过反复尝试和调整,最终成功地完成了数字万用表的组装和测试。
这次实训让我深刻地感受到了动手实践的重要性和实际操作能力的重要性。
总之,数字万用表的组装实训是一次很好的实践锻炼机会,能够提升学生的动手实践能力和实际操作能力,帮助学生更好地理解数字万用表的结构和原理,为以后从事电子技术行业打下坚实的基础。
【实训方案】——数字万用表项目:DT9205A数字万用表的使用一、实训目的1.学会使用数字万用表2.增强学生对各种元器件性能及电压、电流物理量的认识3.培养学生严谨科学的工作态度二、实训器材数字万用表1台,电阻、电容、二极管等元件若干,交流电源、直流电源等。
三、实训步骤首先老师讲解并演示,然后学生用万用表实际操作测量,要求将所测的数据列表。
(1) 将ON/OFF开关置于ON位置,检查9V电池,如果电池电压不足, 将显示在显示器上,这时则需更换电池。
(2) 测试之前。
功能开关应置于你所需要的量程。
(一)直流电压测量1.将黑表笔插入COM插孔,红表笔插入V/Ω插孔。
2.将功能开关置于直流电压档 V- 量程范围,并将测试表笔连接到待测电源(测开路电压)或负载上(测负载电压降),红表笔所接端的极性将同时显示于显示器上。
注意:1)如果不知被测电压范围.将功能开关置于最大量程并逐渐下降。
2)如果显示器只显示“1”,表示过量程,功能开关应置于更高量程。
(二)交流电压测量1.将黑表笔插入COM插孔,红表笔插入V/Ω插孔。
2.将功能开关置于交流电压档 V~ 量程范围,并将测试笔连接到待测电源或负载上。
注意:1)测量交流电压时,没有极性显示。
2)如果显示器只显示“1”,表示过量程,功能开关应置于更高量程。
(三)直流电流测量1.将黑表笔插入COM插孔,当测量最大值为200mA的电流时,红表笔插入mA 插孔,当测量最大值为20A的电流时,红表笔插入20A插孔。
2.将功能开关置于直流电流档 A- 量程,并将测试表笔串联接入到待测负载上,电流值显示的同时,将显示红表笔的极性。
注意:1)如果使用前不知道被测电流范围,将功能开关置于最大量程并逐渐下降。
2)如果显示器只显示“1”,表示过量程,功能开关应置于更高量程。
3. 表示最大输入电流为200mA,过量的电流将烧坏保险丝,应再更换,20A量程无保险丝保护,测量时不能超过15秒。
万用表的组装实验报告万用表的组装实验报告引言:万用表是一种常用的电子测量工具,广泛应用于各个领域。
在本次实验中,我们将学习如何组装一台万用表,了解其内部结构和原理,并通过实际操作来验证其测量准确性和稳定性。
一、实验目的本实验的主要目的是学习万用表的组装过程,掌握其内部结构和原理,并通过实际操作来验证其测量准确性和稳定性。
二、实验器材和材料1. 万用表组装套件2. 钳子、扳手等常用工具三、实验步骤1. 准备工作:将实验器材和材料准备齐全,确保实验环境安全。
2. 组装表壳:根据说明书,按照顺序将表壳的各个部件组装在一起,确保连接紧密。
3. 安装显示屏:将显示屏连接线插入表壳内部的插槽中,并用螺丝固定好。
4. 连接电路板:将电路板插入表壳内,并将其与显示屏连接线连接好。
5. 安装旋钮和按钮:将旋钮和按钮插入表壳上的开口中,并用螺丝固定好。
6. 安装测量引线插口:将测量引线插口插入表壳上的相应位置,并用螺丝固定好。
7. 确保连接稳定:检查各个部件的连接是否稳定,确保没有松动或接触不良的情况。
8. 完成组装:将表壳的盖子盖好,确保整个万用表的组装工作完成。
四、实验结果与分析1. 测量准确性:通过使用已知电压、电流等标准信号,对组装好的万用表进行测量,比较测量结果与标准值的差异。
如果测量结果与标准值相差较小,则说明万用表的组装准确性较高。
2. 测量稳定性:在一段时间内,对同一信号进行多次测量,观察测量结果的稳定性。
如果测量结果变化较小,则说明万用表的组装稳定性较高。
五、实验结论通过本次实验,我们成功组装了一台万用表,并验证了其测量准确性和稳定性。
万用表是一种非常实用的电子测量工具,能够广泛应用于各个领域。
在今后的实验和工作中,我们可以准确地使用万用表进行电压、电流、电阻等各种电子参数的测量。
六、实验心得通过参与万用表的组装实验,我深刻理解了万用表的内部结构和原理,并对其使用方法有了更加清晰的认识。
在实验过程中,我学会了仔细阅读说明书,按照步骤进行操作,以确保组装的准确性和稳定性。
数字电表组装设计性实验一、实验目的通过研究数字万用表的基本组成部分,掌握组装的多量程数字电压表的原理、组成、及其测量特性;了解多量程数字电流表基本原理、组成和使用;并对利用数字毫伏表组装数字电阻表进行探索尝试。
通过电表改装实验,熟练掌握分压及分流电路的连接和计算。
二、实验仪器ATTEN APS3003S-3D直流电源一台三位半、四位半万用表各一ZX17-1型电阻箱4组2MΩ电阻(串联后固定在带有多个接线端的底座上)4只双刀双掷开关,单刀开关各一红、黑导线作为红黑表笔一组白/黄色导线(两端均为U形接线端子)若干三、实验原理数字化测量直观、快捷、准确、精度高,目前已成为现代化测量的趋势,在很多应用场合逐渐取代指针式仪表。
本实验的基础测量元件是量程为200mV的数字毫伏表。
通过本实验,学习掌握如何将其数字电压表功能进行扩展,实现对不同量程的电压、电流、电阻等物理量进行测量。
尤为重要的是,要研究测量仪器对待测量量的影响,清楚在不同测量条件下如何选取合适的测量仪器,提高测量的精确度。
1.数字电表的特性与指针式电表相比,数字电表有如下优良特性:⑴高准确度和高分辨力三位半数字式电压表头的准确度为±0.5%,四位半的表头可达±0.03%,而指针式万用表中使用的磁电系表头的准确度通常仅为±2.5%。
分辨力即表头最低位上一个字所代表的被测量数值,它代表了仪表的灵敏度。
通常三位半数字万用表的分辨力可达到电压0.1mV、电流(指电流强度,下同)0.1μA、电阻0.1Ω,远高于一般的指针式万用表。
⑵数字电压表具有高的输入阻抗电压表的输入阻抗越高,对被测电路影响越小,测量准确性也越高。
三位半数字万用表电压挡的输入阻抗一般为10MΩ,四位半的则大于100MΩ。
而指针式万用表电压挡输入阻抗的典型值是20~100kΩ/V。
⑶测量速率快数字表的速率指每秒钟能完成测量并显示的次数,它主要取决于A/D转换的速率。
三位半和四位半数字万用表的测量速率通常为每秒2~4次,高的可达每秒几十次。
⑷自动判别极性指针式万用表通常采用单向偏转的表头,被测量极性反向时指针会反打,极易损坏。
而数字万用表能自动判别并显示被测量的极性,使用起来格外方便。
⑸全部测量实现数字式直读指针式表尽管刻画了多条刻度线,也不能对所有挡进行直接读数,需要使用者进行换算、小数点定位,易出差错。
而数字表则没有这些问题,数字表使用时无需调校,比指针式表方便许多。
⑺抗过载能力强数字表具备比较完善的保护电路,具有较强的抗过压过流的能力。
当然,数字表也有一些弱点,如测量时不象指针式仪表那样能清楚直观地观察到指针偏转的过程,在观察充放电等过程时不够方便。
不过有些新型数字表增加了液晶显示条,能模拟指针偏转,弥补这一不足。
2. 直流电压测量电路在数字电压表头前面加一级分压电路(分压器),可以扩展直流电压测量的量程。
如图(1)所示,U 0为数字电压表头的量程(如200mV ),r 为其内阻(如10M Ω),r 1、r 2为分压电阻,U i0为扩展后的量程。
图(1) 单量程分压电路原理如果r >> r 2,那么,r 的影响可以忽略,所以分压比为:21200r r rU U i += 则扩展后的量程为: 02210U r r r U i +=如果多量程分压器的原理电路参考图(2),那么,如图所示5种分压比分别为1、0.1、0.01、0.001和0.0001,可分别相应实现200mV 、2V 、20V 、200V 和2000V 这5档量程。
所以电压表的量程可以得到很好的扩展。
但是,显然在小量程挡电压表的输入阻抗明显降低了,如2V 量程档电压表内阻降为10K Ω。
电压表的输入阻抗降低将对测量电路产生显著影响(下章详细讨论),这在实际使用中是所不希望的。
图(2) 多量程分压器原理实际设计时是先确定分压电路总电阻,然后根据各挡的分压比来确定各分压电阻的。
实际数字多量程直流电压表电路为图(3)所示,它能在不降低输入阻抗的情况下,达到同样的分压效果。
例如:若先确定分压电路总电阻为:R 总=R 1+R 2+R 3+R 4+R 5=10M Ω。
而200V 挡的分压比为:001.0200200M 10k 105432154===+++++VmVR R R R R R R则可计算出200V 挡的电阻: R 5+R 5=0.001R 总=10k Ω;而同理可算出2000V 挡的电阻: R 5=0.0001R 总=1k Ω; 所以, R 4=9k Ω。
其余各挡的分压比及分压电阻R 1、R 2、R 3可同样算出,请同学们自己计算。
再逐挡计算R 4、R 3、R 2、R 1(详见数据处理部分)。
数字电压表 r 1r 2r0~U 00~U i010M 99k 9k1M 1k数字电压表200mV 200V 20V 2V U i2000VIN+ IN -图(3). 实用分压电路3. 电压表对测量电路的影响由于电压表内阻并非无穷大,使用电压表测量电路元件两端电压时,将会对测量结果产生影响。
我们利用图(5)所示的测量电路分析组装表的测量误差,据此研究测量仪表对测量结果的影响。
图(4) 改装的数字电压表等效电路通常电压表可以等效为内阻为无穷大的理想数字电压表与内阻Rg 的并联,如图(4)所示。
待测量电路可以等效为图(5)下部所示的分压电路。
图(5)中,我们可以分别用标准表和组装表测量R O1端电压。
双刀双掷开关向右连接,则用输入电阻极高的标准表测量电阻R O1两端的“真实”电压U S1;双刀双掷开关向左连接,则用组装的数字电压表测量电阻R O1两端的电压U O1。
标准表内阻超过10 M Ω,远大于通常的电路电阻,其影响可以忽略不计。
两种表的测量结果应分别为:2111o o o s R R R E U +•=2111)||(||o g o g o o R R R R R E U +•=(其中g o R R ||1为1o R 和 g R 的并联电阻)那么,用组装表测量引起的相对误差为:2000V 数 字 电压表1k9k90k 900k 9MR 5R 4R 3R 2R 1U i 200mV 2V 200V 20V IN+ IN -g 理想数字电压表[]212121121121111111)()||()||()(o o g o o o o o o g o g o o o o s o s R R R R R R R R E R R RR R E R R R E U U U +⋅⋅+=+⋅+⋅-+⋅=-因此有:21111||11o o g s o s R R R U U U +=-图(5) 用数字电压表测量电路元件R O1端电压从以上的相对误差分析可以看出,测量产生的相对误差不仅和电压表内阻R g 有关,还和待测电路从测量端看进去的等效电阻21||o o R R 有关。
21||o o g R R R 越大,测量结果的相对误差越小;反之,21||o o g R R R 越小,相对误差越大;极端情况下,若∞→g R ,则11o s U U =,测量没有误差,相反地,若0→g R ,则测量的相对误差为1,无法进行有效测量。
如果要求测量的相对误差低于1%,即%1111≤-s o s U U U ,则需991%11||21=-≥o o g R R R ,即量级上R g 为21||o o R R 的100倍或更高。
四、 实验内容与步骤1. 设计制作多量程直流数字电压表,并绘制组装表200mV 、2V 量程的电压校准曲线。
(1) 按图(9) 接线,组装多量程直流电压表。
组装直流电压表的量程分别为200mV 、2V 、20V 、200V 、2000V ,设计计算相应的分压比R 1/(R 1+R 2)。
保持总电阻R 总=R 1+R 2 =100K Ω,计算相应的R 1、R 2阻值,记入表一。
R O2R O1VV SR g标准表:U S1组装表:U O1待测主电路测量电路(电路元件:R1、R2为两组ZX17-1型电阻箱(最大阻值10,0000Ω);用三位半万用表200mV档(内阻≥10MΩ)作为图中的200mV数字电压表。
)图(9) 多量程直流电压表接线图图(10) 等效电路图表1:组装多量程电压表(保持R1+R2 =100KΩ)。
组装电压表量程200mV 2V 20V 200V 2000V分压比R1/(R1+R2)R1(KΩ)R2(KΩ)(2)调节R1、R2阻值,将组装表量程设置为200mV。
(3)按图(5)接线,并保持R o2=100Ω。
调节直流电源的输出电压E(E≤5V)或电阻R o1值,用标准表测量R o1两端电压,使U s1从0V~200mV每20mV改变一次,用组装表依次测量R o1两端相应电压U o1,记入表二。
绘出组装表200mV量程的电压校准曲线。
(关于绘制电表校准曲线请同学参考《大学物理实验》讲义第一册42页的有关介绍。
)表2:2V量程组装表校准曲线(R o2=100Ω)Us1(mV)(200mV量程)20 40 60 80 100 120 140 160 180 195Uo1(V)Us1-Uo1(V)(Us1-Uo1)/ UsUs1(V)(2V量程)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0Uo1(V)Us1-Uo1(V)(Us1-Uo1)/ Us200mv数字电压表R2R1U i红表笔黑表笔V R g组装表等效为(4) 将组装表量程改变为2V 。
改变R o1两端电压,使标准表测量值U s1从0V ~2V 每0.2V 改变一次,将组装表测量值U o1记入表二。
绘出组装表2V 量程的电压校准曲线。
(5) 计算组装直流电压表内阻R g 。
2. 研究电压表内阻对测量结果的影响。
(1) 按图(5)所示电路接线。
直流电源输出电压为5V ,电阻箱R o1=R o2,组装表量程设置为20V 。
(2) 断开单刀开关K ,,电阻箱阻值设为R o1=R o2=100Ω。
合上总开关K 。
双刀双掷开关打向标准表,测量电阻R o1两端电压U s1; 开关打向组装表,用组装表测量电阻R o1两端电压U o1。
(3) 断开单刀开关K ,按表3依次改变电阻箱阻值R o1、R o2,重复步骤(2)的测量过程。
(4) 将两个电阻箱分别换成换成M Ω量级大电阻,使R o1=R o2=0.5、1、2、4M Ω,同样进行测量。
表3:研究组装表对测量电路的影响(E=5V )(5) 作电压相对误差与电路参数关系曲线(111s o s U U U --21||o o g R R R 曲线),并对曲线进行分析讨论。
(图(5)电路元件:直流电压表实验内容1)中组装的数字电压表,四位半万用表一块, ZX17-1型变阻箱(最大阻值10,0000Ω)两组,直流电源一台,单刀开关一个,双刀双掷开关一组。