第三章 直流电压和电流的测量

第三章直流电路3.1闭合电路欧姆定律填空题1、闭合电路由两部分组成，一部分是电路，另一部分是电路。

外电路上的电阻称为电阻，内电路上的电阻称为电阻。

2、负载上的电压等于电源的电压，也等于电源的电动势减去电源的内压降，即U=E-Ir。

选择题1、用万用表测得全电路中的端电压为0，这说明（）A外电路断路 B外电路短路 C外电路上电流比较小 D电源内阻为零2、用电压表测得电源端电压为电源的电动势E，这说明（）A 外电路断路B 外电路短路C 电源内阻为零D无法判断3、电源电动势为2V，内电阻是0.1Ω，当外电路断路时电路中的电流和端电压分别为（）A、0A，2VB、20A，2VC、20A ，0VD、0V ，0V4、在闭合电路中，负载电阻减少，则端电压将（）。

A、增大B、减小C、不变D、不能确定5、一直流电源，开路时测得其端电压为6V，短路时测得其短路电流为30A，则该电源的电动势E和内阻r分别为（）。

A、6V，0.5ΩB、16V，0.2ΩC、6V，0.2Ω判断题1、全电路中，在开路状态下，开路电流为零，电源的端电压也为零。

（）2、短路电流很大，要禁止短路现象。

（）3、短路状态下，电源内阻的压降为零。

（）4、当外电路开路时，电源的端电压等于零（）计算题1、如图所示，电源电动势E=4.5V，内阻r=0.5Ω，外接负载R=4Ω，则电路中的电流I=? 电源的端电压U=?电路的内压降U=?2．如下图，已知电源电动势E=110V，r=1Ω，负载R=10Ω,求：（1）电路电流；（2）电源端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。

3．如下图所示，已知E=5V，r=1Ω，R1=14Ω，R2=20Ω，R3=5Ω。

求该电路电流大小应为多少？R2两端的电压是多少？4.如图所示电路中，已知E=12V，r=1Ω，负载R=99Ω。

求开关分别打在1、2、3位置时电压表和电流表的读数5、如图所示，E=220V，负载电阻R为219Ω，电源内阻r为1Ω，试求：负载电阻消耗的功率P负、电源内阻消耗功率P内及电源提供的功率P。

高压直流电压电流的测量一．高压直流电流测量测量方式：1.霍尔式隔离传感器（磁隔离）2.直放式LEM传感器3.平衡式LEM传感器测量原理：1.霍尔式隔离传感器（磁隔离）霍尔效应: 如图所示，在一个N型半导体薄片（霍尔元件）相对两侧面通以控制电流I，在薄片垂直方向加以磁场B，则在半导体两侧面会产生一个大小与控制电流I和磁场B乘积成正比的电势UH。

即IBUKHH这一现象叫做霍尔效应，产生的电势UH叫做霍尔电势，为灵敏度。

当I一定时，UH正比于B。

2.直放式LEM传感器：在如图所示直放式LEM传感器中存在下列关系：VX∝iX∝LX∝B∝E 该传感器价格便宜，但是存在零点飘移。

目前市场上多为双电源，单电源数量少而且价格高且易发生磁化问题。

4.平衡式LEM传感器:平衡式LEM传感器自身存在动态平衡，反映速度快，其线性度、灵敏度都比直放式好，且它不受零飘的影响。

如图所示，Bx与Bf相抵消直至E=0。

二．高电压测量稳态高电压与冲击高电压区别：稳态高电压：主要是指工频交流高压和直流高压。

但所述及的测量方法或装置，有的也可用于频率在一定范围以内的高频高压或脉动成分很大的直流高压的测量。

冲击电压：无论是雷电冲击电压或操作冲击电压，均为快速变化或较快速变化的一种电压。

测量冲击电压的整个测量系统包括其中的电压转换装置和指示、记录及测量仪器必须具有良好的瞬态响应特性。

一些适宜于测量稳态或慢过程(如直流和交流电压)的测量系统不一定适宜于或根本不可能测量冲击电压。

冲击电压的测量包括峰值测量和波形记录两个方面。

实验室与电力系统的高电压测量区别：电力系统：电力运行部门测量交流高电压，是通过电压互感器和电压表来实现的。

用电压互感器测交流电压把电压互感器的高压边接到被测电压，低压边跨接一块电压表，把电压表读数乘上电压互感器的变比，就可得被测电压值。

电力系统没有专门的冲击电压测量系统实验室：互感器在高电压实验室中用得不多，因为高电压实验室中所要测的电压值常常比现有电压互感器的额定电压高许多，特制一个超高压的电压互感器是比较昂贵的，而且很高电压的互感器也比较笨重，所以采用别的方法来测量交流高电压实验室的高电压测量：交流高电压测量：(1) 利用气体放电测量交流高电压――如测量球隙(2) 利用静电力测量交流高电压――如静电电压表(3) 利用整流电容电流测量交流高电压――如峰值电压表(4) 利用整流充电电压测量交流高电压――如峰值电压表直流高电压的测量：用高欧姆电阻串联直流毫安表可以测量直流电压的平均值，是一种比较方便而又常用的测量系统冲击高电压的测量：(1) 球隙法：是直接测量高电压峰值的一种方法。

任务二直流电路（电压、电位的测量）一、任务引入简单地讲，电路是电流通过的路径。

实际电路通常由各种电路实体部分（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。

按照人们的需要，把相关电路实体部分按一定的方式进行组合，就构成了一个个电路。

了解电路和电路模型的概念;理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性，是我们必须要掌握的。

二、任务技能演示1.电路的组装按照下图2-1所示，组装连接电路，再分别测试A、B、C各点的电位，以及相互之间的电压，并做好记录。

图2-1 测试电路图2.万用表测量的一般方法及注意事项1)测量的一般方法①根据被测电量的关型(电压和电流等),将转换开关置于相应的位置,然后确定测量的量程.②测量电压、电流时.所选量程最好使指针偏转在量程1/2以上位置.③指针式万用表的测试表棒有正,负之分,测试电路的电量时,连接应正确:即红色表笔接到红色接线柱或标有“+”号的插孔内,黑色表笔接到黑色接线柱或标有“一”号的插孔内。

④测量电压时,两表笔与被测电路测试部分并联相接;测量电流时,则于被测电路测试部分串联相接;测量电阻的阻值时,两表笔于电阻的两端相连;而测量品体管,电容等的参数时,则应将其端子插人万用表面板上的指定插孔。

⑤万用表的表盘上有多条标度尺, 读数时应根据被测电量, 观看对应的标度尺, 与量程挡联合读出正确的测量数值。

2）使用时注意事项.①将万用表接入电路前, 应确保一定要查看所选挡位与测量对象是否相符,所选测量的类型及量程正确;误用电流挡、电阻挡测量电压极易造成万用表损坏。

②测量时, 须用右手握住两支表笔, 手指不要触及表笔的金属部分。

③万用表每更换一次量程, 都应先调零 (两表笔短接, 调整调零旋钮, 使指针指在零点), 然后再测试; 在电路中测量电阻的阻值时, 应断电进行测量。

④测量中若需转换量程, 不可带电拨动转换开关, 必须在表笔离开电路后才能进行,以免烧坏万用表。

《电⼯技术基础与技能》第三章直流电路习题答案第三章直流电路3.1闭合电路欧姆定律填空题1、闭合电路由两部分组成，⼀部分是电路，另⼀部分是电路。

外电路上的电阻称为电阻，内电路上的电阻称为电阻。

2、负载上的电压等于电源的电压，也等于电源的电动势减去电源的内压降，即U=E-Ir。

选择题1、⽤万⽤表测得全电路中的端电压为0，这说明（）A外电路断路 B外电路短路 C外电路上电流⽐较⼩ D电源内阻为零2、⽤电压表测得电源端电压为电源的电动势E，这说明（）A 外电路断路B 外电路短路C 电源内阻为零D⽆法判断3、电源电动势为2V，内电阻是0.1Ω，当外电路断路时电路中的电流和端电压分别为（）A、0A，2VB、20A，2VC、20A ，0VD、0V ，0V4、在闭合电路中，负载电阻减少，则端电压将（）。

A、增⼤B、减⼩C、不变D、不能确定5、⼀直流电源，开路时测得其端电压为6V，短路时测得其短路电流为30A，则该电源的电动势E和内阻r分别为（）。

A、6V，0.5ΩB、16V，0.2ΩC、6V，0.2Ω判断题1、全电路中，在开路状态下，开路电流为零，电源的端电压也为零。

（）2、短路电流很⼤，要禁⽌短路现象。

（）3、短路状态下，电源内阻的压降为零。

（）4、当外电路开路时，电源的端电压等于零（）计算题1、如图所⽰，电源电动势E=4.5V，内阻r=0.5Ω，外接负载R=4Ω，则电路中的电流I=? 电源的端电压U=?电路的内压降U=?2．如下图，已知电源电动势E=110V，r=1Ω，负载R=10Ω,求：（1）电路电流；（2）电源端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。

3．如下图所⽰，已知E=5V，r=1Ω，R1=14Ω，R2=20Ω，R3=5Ω。

求该电路电流⼤⼩应为多少？R2两端的电压是多少？4.如图所⽰电路中，已知E=12V，r=1Ω，负载R=99Ω。

求开关分别打在1、2、3位置时电压表和电流表的读数5、如图所⽰，E=220V，负载电阻R为219Ω，电源内阻r为了1Ω，试求：负载电阻消耗的功率P负、电源内阻消耗功率P内及电源提供的功率P。

实验报告课程名称：电路与电子实验I 指导老师：张德华成绩：__________________ 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、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验结果或结论一、实验目的：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、实验原理：1.关于MY61型万用表的量程、最小分辨率、准确度的知识，关于直流电源、数字直流电压表、数字直流电流表的知识；2.电压、电流的测量方法；3.万用表误差的计算方法。

三、实验接线图：图（1）图（2）四、实验设备：恒压源、恒流源、直流电压表、直流电流表、MY61型万用表、多功能实验网络单元。

五、实验步骤：实验一：仔细阅读各仪器仪表的使用手册，了解各项指标。

实验二：1.调节精密可调电阻值到2Ω、10Ω、50Ω、200Ω、1000Ω、9999Ω，并用万用表测量各电阻，记录测量数据；2.元件板上任选5个电阻，用万用表测量电阻，并记录数据。

实验三：1.如图（1）接线；2.分别用万用表、直流电压表测量US、U1、U2，记录数据；3.改变US为2V，重新测量US、U1、U2，记录数据；4.验证是否满足KVL。

实验四：1.如图（2）接线；2.Is=2mA，R1、R2为精密可调电阻；3.调节R1=R2=10Ω，测量Is、I1、I2，记录数据；4.调节R1=R2=1kΩ，测量Is、I1、I2，记录数据。

5.调节Is=190mA，R1=R2=2kΩ，观察恒流源的示数。

六、实验数据记录：实验一：实验三：实验四：Is=190mA,R1=R2=2kΩ时，接通电路后恒流源示数始终为33.1mA左右，和一开始调节的190mA不符合，所以实验不能继续下去。

七、实验数据分析：实验二：测量误差：根据使用说明，电阻200档的准确度是±（0.8%+3）,分辨力0.1Ω，2k和20k档准确度是±（0.8%+1），分辨力分别为1Ω和10Ω，2M档准确度是±（0.8%+1），分辨力是1kΩ，仪表误差=±（a%*读数+n*分辨力），相对误差=（测量结果-准确值）/准确值，则可得到使用精密可调电阻时，从上表中可以看出，2Ω、10Ω和50Ω的相对误差较大，这是因为所选的量程过大，导致误差较大，另一方面可能是精密可调电阻上的小电阻档已经不太准确，200Ω、1000Ω、9999Ω的测量相对误差都在可接受范围内，说明测量结果是准确的。

直流的测量实验报告实验目的本实验旨在探究直流电路中电压、电流、电阻以及电功率的测量方法，并加深对直流电路的了解。

实验器材- 直流电源- 万用表- 电阻- 电流表实验原理直流电路是电流方向不变的电路，电流和电压的大小相对稳定。

所使用的电源为直流电源，电流表为直流电流表。

- 电压测量方法：将万用表设为电压档位，将其正负极分别接触待测电路两端，并读取测量结果。

- 电流测量方法：将电流表接入待测电路中，读取测量结果。

- 电阻测量方法：将电阻连接在电路中，再将电阻两端用万用表测量电压，根据欧姆定律计算电阻值。

- 电功率测量方法：通过测量电压和电流，利用公式P = U \times I 计算电功率值。

实验步骤1. 准备实验器材，并确认电路连线无误。

2. 打开直流电源，调节电压到设定值。

3. 通过万用表测量电压，记录数据。

4. 通过电流表测量电流，记录数据。

5. 将电阻连接在电路中，测量电压，计算电阻值。

6. 利用测量的电压和电流值，计算电功率。

实验数据与结果在3V的电压下，电流表测量结果为0.5A。

连接电阻后测得电压为2V，根据欧姆定律可得电阻值为4Ω。

根据公式P = U \times I，计算得电功率为3V * 0.5A = 1.5W。

分析与讨论实验结果表明，在直流电路中，电流和电压的关系符合欧姆定律，电阻值可以通过电压和电流求得。

实验中测量的电功率与计算值相符，说明实验方法可行。

实验总结通过本次实验，我了解了直流电路的测量方法，并通过计算、测量确认了测量方法的准确性。

同时，我也进一步理解了电流、电压、电阻以及电功率在直流电路中的相互作用。

参考文献。

强化练习1．常用的测频方法有哪些，各有什么特点？2．通用电子计数器主要由哪几部分组成？画出其组成框图。

3．用图2－2所示通用计数器测量被测信号频率f x，已知标准频率f c=1 MHz，准确度为2×10-7，采用m=103分频，若f x=10kHz，试分别计算测频与测周时的最大相对误差△f x／f x。

4．已知中界频率为f0，待测频率为f x，试分析说明在何种条件下应采取直接测频法测量f x，何种条件下应采取测周法测量f x。

5．直流电压的测量方法有哪些？6．交流电压的测量方案有哪些？7．用全波整流均值电压表分别测量正弦波、三角波和方波，若电压表指示值均为10V，问3种波形被测电压的有效值各为多少？8．为什么不能用单电桥测量低值电阻？试分析双电桥为什么适用于测量低值电阻。

9．电流的测量方案有哪些？10．交流电桥的桥臂阻抗必须按什么原则匹配才能使电桥平衡？如果三个桥臂都是电阻，则第四个桥臂应是怎样的阻抗，交流电桥才能平衡？参考答案1．答：频率测量方法可分为计数法和模拟法两类。

计数法测量精度高、操作简便，可直接显示数字，便于与微机结合实现测量过程自动化，应用最为广泛；模拟法因为简单经济，在有些场合仍有应用。

2．答：组成如下：3．答：4．答：从提高测量精度考虑，当被测频率f x高于中界频率即晶振标准频率f c时，应采用直接测频法测量频率，当被测频率f x低于中界频率即晶振标准频率f c时应采用测周法测量频率。

5．答：（1）普通直流电压表普通直流电压通常由动圈式高灵敏度直流电流表串联适当的电阻构成。

（2）直流电子电压表直流电子电压表通常是在磁电式表头前加装跟随器（以提高输入阻抗）和直流放大器（以提高测量灵敏度）构成，当需要测量高直流电压时，输入端接入由高阻值电阻构成的分压电路。

（3）直流数字电压表将直流电子电压表中磁电式表头用A／D转换器及与之相连的数字显示器代替，即构成直流数字电压表。

6．答：测量交流电压的方法很多，依据的原理也不同，其中最主要的是利用交流／直流（AC ／DC）转换电路将交流电压转换成直流电压，然后再接到直流电压表上进行测量。