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。