第3章电流、电压与功率测量电子测量技术课件 87页PPT
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测量电功率ppt1 沪科版优质课件优质课件
高于额定 电压
低于额定 电压
电功率 小灯泡明
P/W
亮程度
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分组实验
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4.交流与合作
学生汇报实验结果.
通过与同学们的交流与合 作,你能回答课文中的两个 问题吗?
能否用多次测量取平均值
的方法测功率?
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小结
小灯泡实际消耗的电功率 不一定等于额定功率。
当小灯泡U实=U额时，P实=P额；
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3.进行实验与收集证据:
注意事项:
•1、 滑动变阻器应如何连接？闭合开关 前，滑片要放在什么位置？
•2、 电流表和电压表在电路中如何连接？ +--接线柱连接是否正确？量程选择是
否适当？
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注意事项:
3、 注意观察小灯泡在什么情况下正常发光， 在什么情况下小灯泡比正常情况更亮，什么情 况下小灯泡比正常情况下暗。需小心调节滑动 变阻器，以免因实际电压超过额定电压，导致 电压过大而烧毁灯泡。
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1、与小灯泡串联 2、滑片放在阻值最大处
电流表 电压表
电流表要串联在电路中 电流由”+”入,”-”出 不能超过最大测量值 不能直接接在电源两极上
电压表要并联在电路中 电流由”+”入,”-”出 不能超过最大测量值
实验记录表:
小灯泡两 端的电压
电压U/V
电流I/A
等于额定 电压
2.5
有额定电压2.5V，没有电功率，你们能测 出小灯泡的电功率吗?怎样测量?
根据公式:P=UI
小灯泡两 端的电压
流过灯泡 的电流
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•还需要哪些实验器材,如何连接电路? 讨论1:这个电路有没有不足之处?应如何 解决呢?
测量电功率ppt课件
0.26
0.28
0.30
0.52
0.70
0.90
0.71
(5)实验提供的滑动变阻器规格R1“5 Ω 2 A”、R2“20 Ω
中,小琪选择的是 R2 (选填“R1”“R2”或“R3”)。
丙
1 A”、R3“100 Ω
0.1 A”
8.(2021肥东县二模)如图所示,图甲是测量额定电压为2.5 V的小灯泡电功率的实验电路图。
第三节
测量电功率
伏安法测功率
1.(2021金安区校级模拟)如图甲所示是测量小灯泡电功率的电路图,电源电压为6 V且不变,
小灯泡的额定电压为2.5 V,灯丝电阻约为12 Ω。
甲
乙
(1)为了能顺利完成该实验的测量,应选用规格为
丙
(选填“甲”“乙”或“丙”)的滑
动变阻器。
甲.“10 Ω
0.5 A”
乙.“10 Ω
动变阻器规格是 D (填字母)。
A.20 Ω
0.5 A B.20 Ω
2 A
C.50 Ω
0.5 A D.25 Ω
2 A
(3)图丙中,阴影部分的面积大小表示 灯的实际功率是0.8 W
。
(4)实验操作时,因小灯泡L不慎损坏而出现开路,无论怎样移动滑片P,电压表示数几乎不改变.
(选填“几乎不改变”或“明显改变”)。
1 A”
丙.“20 Ω
0.5 A”
(2)正确规范操作,闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,观察到电流表示数逐渐变大,
灯泡却始终不亮,电压表也无示数,则电路故障可能是 小灯泡短路 。
(3)排除故障后,闭合开关,观察到电压表示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,接下
来应进行的实验操作是 滑片向左端移动,直到电压表示数为2.5 V
功率和电能的测量课件PPT
(6)额定频率，我国工业频率规定为50Ｈz。 (7)电能表常数，指的是电能表计度器的指 示数和转盘转数之间的比例常数，用C表示
如C＝720ｒ/（kW·h），说明转盘转了720ｒ，计 度器的指示数增加1kW·h。
(8) 准确度等级（精度），以圆圈中的等级数 字表示，无标志时，单相电能表视为2.0级。 (9) 耐受环境条件的能力，分为P、S、A、B四 组。 (10) 条形码
体积大、制造精度不容易提高。
一、电能表的概述
1、电能表的分类 我国电能表的标准体系可以有以下几种分类。 (1)按使用电源的性质分：交流电能表与直流电能表； (2)按用途分：有功电能表、无功电能表和复费率电能表及 多功能电能表； (3)按精度等级分： 普通级：(0.2S，0.2，0.5S，0.5，1.0，2.0，3.0级，用于测 量电能) ;精密级：(0.01，0.05级，主要作为校验普通级电 能表的校验基准)； (4)按结构和工作原理分：感应式电能表和电子式电能表。 2、国产电能表型号的含义 类别代号+组别代号+设计序号+派生号 其代表意义为： 1——类别代号：D—电能表。 2——组别代号：表示相线；D—单相；S—三相三线； T—三相四线。
当交流电通过感应式单相电能表的电压线圈时，在电压
盘元下件部铁的芯回中磁产板生穿一过个铝交盘变构磁成通磁Φu回，路这，一并磁在通铝经盘过上伸产入生铝 涡流iu 交流电流通过电流线圈时，会在电流元件铁芯中产生一 个又交经变过磁铁通芯柱Φi的，另这一一端磁穿通人通铝过盘铁，芯从柱而的构一成端闭穿合出的铝磁盘路，。
(1)计量单位名称或符号。
如有功电能表为“千瓦·时” 或“kW·h”,无功电能表为 “千乏·时”或“kvar·h”。
(2)字轮式计度器的窗口。
《功率和电能的测量》PPT课件
功率表测出的是功率平均值，两功率表平 均功率之和也等于三相总的平均功率。
P
1 T
T 0
(
pA
pB
pC
)dt
1 T
T
0 ( p1 p2 )dt
1
T
T
0 (uAC iA uBC iB )dt
U AC I A cos(U AC I A ) U BC IB cos(U BC IB )
P1 P2
三相功率表的结构，有二元件和三元件之分。 二元件适用于三相三线制，三元件适用于三 相四线制。
第五节 感应系电能表及电能的测量
利用固定的交流磁场与由该磁场在可动部 分的导体中所感应的电流之间的作用力而工作的 仪表称为感应系仪表。
电能表用于测量从电源送给负载的电能量。 它等于负载消耗的功率与时间乘积的积分，即
即可求得无功功率Q。
2. 用功率表测量单相交流功率 电动系功率表既可作为直流功率表，也可以
作为交流功率表。
磁电系仪表也可以作为功率表，但需与变换 器配合构成所谓变换式功率表。
三、三相功率的测量
三相有功功率可以用单相功率表，分别 测出各相功率，然后求其总和，即所谓三表法。
完全对称的三相制，也可以用一表法。 三相三线制，也可以用二表法。 三相无功功率可以采用间接法测量。
uAiA uBiB (iA iB )uC
对于三相三线制， iA iB iC 0
代入上式得：
p12 p1 p2 uAiA uBiB uC iC pA pB pC p
式中： p12—由PW1、PW2二个功率表测出的瞬时功率之和； pΣ—三相总功率瞬时值。 两功率表对应的瞬时功率之和，等于三相总的瞬时功率。
第三章 功率和电能的测量
测量电功率PPT教学课件
仪表误差
由于电流表、电压表等测量仪表本身 存在一定的误差，导致测量结果不准 确。
环境因素
温度、湿度等环境因素的变化会对电路 参数产生影响，从而导致测量结果不准 确。
误差来源分析和减小误差措施
• 人为因素：操作不当、读数不准确等人为因素也会导致测 量结果不准确。
误差来源分析和减小误差措施
选择精度高的测量仪表
打开电源开关，使电 路处于工作状态。
实验步骤与操作注意事项
3. 调整负载并重复实验 根据实验要求，调整负载的大小或类型。
重复步骤2，记录不同负载条件下的实验数据。
实验步骤与操作注意事项
4. 实验结束与数据整理 关闭电源开关，结束实验。
整理实验数据，以便后续分析和处理。
数据记录与处理技巧
数据记录
间接测量法简介
利用已知阻值的电阻和电流表或电压表进行测量。通过测量电 阻两端的电压或通过的电流，利用欧姆定律计算出电阻的阻值， 再根据P=UI或P=I^2R或P=U^2/R计算出用电器的电功率。
利用电能表和钟表进行测量。首先关闭其他所有用电器，只让 待测用电器工作，然后观察并记录电能表转盘在一段时间内转 动的圈数，最后利用电能表上的参数和记录的时间计算出用电 器的电功率。
06
利用公式P=UI计算出用电器的电功率。
电能表法测量原理及步骤
原理：利用电能表测量出用电器在一 段时间内消耗的电能，根据P=W/t计
算出用电器的电功率。
步骤
关闭其他所有用电器，只让待测用电 器工作。
观察电能表的转盘在一段时间内转动 的圈数，并记录。
利用电能表上的参数计算出用电器消 耗的电能。
利用公式P=W/t计算出用电器的电功 率。
通过测量电热器在一段时间内产生的热量，然后根据公式P=Q/t计算电功率，其中Q为热量， t为时间。这种方法适用于纯电阻电路。
由于电流表、电压表等测量仪表本身 存在一定的误差，导致测量结果不准 确。
环境因素
温度、湿度等环境因素的变化会对电路 参数产生影响，从而导致测量结果不准 确。
误差来源分析和减小误差措施
• 人为因素：操作不当、读数不准确等人为因素也会导致测 量结果不准确。
误差来源分析和减小误差措施
选择精度高的测量仪表
打开电源开关，使电 路处于工作状态。
实验步骤与操作注意事项
3. 调整负载并重复实验 根据实验要求，调整负载的大小或类型。
重复步骤2，记录不同负载条件下的实验数据。
实验步骤与操作注意事项
4. 实验结束与数据整理 关闭电源开关，结束实验。
整理实验数据，以便后续分析和处理。
数据记录与处理技巧
数据记录
间接测量法简介
利用已知阻值的电阻和电流表或电压表进行测量。通过测量电 阻两端的电压或通过的电流，利用欧姆定律计算出电阻的阻值， 再根据P=UI或P=I^2R或P=U^2/R计算出用电器的电功率。
利用电能表和钟表进行测量。首先关闭其他所有用电器，只让 待测用电器工作，然后观察并记录电能表转盘在一段时间内转 动的圈数，最后利用电能表上的参数和记录的时间计算出用电 器的电功率。
06
利用公式P=UI计算出用电器的电功率。
电能表法测量原理及步骤
原理：利用电能表测量出用电器在一 段时间内消耗的电能，根据P=W/t计
算出用电器的电功率。
步骤
关闭其他所有用电器，只让待测用电 器工作。
观察电能表的转盘在一段时间内转动 的圈数，并记录。
利用电能表上的参数计算出用电器消 耗的电能。
利用公式P=W/t计算出用电器的电功 率。
通过测量电热器在一段时间内产生的热量，然后根据公式P=Q/t计算电功率，其中Q为热量， t为时间。这种方法适用于纯电阻电路。
17857_测量电功率PPT教学课件
19
实验步骤与操作注意事项
4. 实验结束与数据整理
关闭电源开关，结束实验。
整理实验数据，以便后续分析和处理。
2024/1/25
20
数据记录与处理技巧
数据记录
使用表格记录实验数据，包括电压、电流、功率 等参数。
注明实验条件，如负载大小、电源电压等。
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数据记录与处理技巧
01
数据处理
测量电功率的注意事项
正确选择测量仪表的量程和精度，减小测量误差；注意测 量过程中的安全问题，如防止触电等。
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学生自我评价报告分享
学生可以分享自己在实验过程中 的体会和收获，如对于测量原理 和方法的理解和掌握程度，实验
操作的规范性和熟练度等。
2024/1/25
学生可以分析自己在实验过程中 遇到的问题和困难，以及解决问 题的方法和经验，如如何减小测
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3
电功率定义及物理意义
2024/1/25
电功率定义
单位时间内电场力所做的功，表 示电场力移动电荷的速率。
物理意义
描述电路或电器设备消耗电能的 速率，反映电能转换为其他形式 能量的能力。
4
电功率单位及换算关系
单位
瓦特（W），常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。
换算关系
1 kW = 1000 W，1 W = 1000 mW。
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5
瞬时值与平均值区别与联系
瞬时值
平均值
某一时刻的功率值，反映该时刻电场力做 功的速率。
一段时间内功率的平均值，反映该时间段 内电场力，随时间变化而变化； 平均值具有平均性，反映一段时间内的总 体情况。
测量电压PPT课件
抽水机
电源
开关
A
B
小涡轮
阀门
小灯泡
你知道了吗?
1、在 电压 的作用下，电荷定向移动形成电流。 2、电压的表示符号 U 国际单位是伏特用 字母 V 表示 。 3、（1）对人体的安全电压是 ≤36 伏
（2）一节干电池的电压是 1.5 伏= 1500 毫伏
（3）我国家庭电路的电压是 220 伏= 0.22 千伏
3个
3个
3A和0.6A
3V和0.6V
3A：0.1A 0.6A: 0.02A 3V:0.1V 15V:0.5V
1、串联在电路中
1、并联在电路中2、 “Biblioteka ” 入“-”出 3、被测电流不能超
2、 “+” 入“-”出
出电流表量程
3、被测电压不能超
4、不允许把电流表直 出电压表量程
接接到电源的两极。
一、用电压表测电池的电压 分别测两节或三节干电池的电压，然后 测量它们串联后的总电压
二、测串联 电路的电压
实验探究：
一、用电压表测电池的电压
分别测两节或三节干电池的电压，然后测量 它们串联后的总电压
结论：串联电池组两端的总电压等于 各节串联电池两端电压之和。
实验探究：
二、测串联电路的电压
结论：串联电路两端的总电压等于各 部分电路两端电压之和。
电源
开关
A
B
小涡轮
阀门
小灯泡
你知道了吗?
1、在 电压 的作用下，电荷定向移动形成电流。 2、电压的表示符号 U 国际单位是伏特用 字母 V 表示 。 3、（1）对人体的安全电压是 ≤36 伏
（2）一节干电池的电压是 1.5 伏= 1500 毫伏
（3）我国家庭电路的电压是 220 伏= 0.22 千伏
3个
3个
3A和0.6A
3V和0.6V
3A：0.1A 0.6A: 0.02A 3V:0.1V 15V:0.5V
1、串联在电路中
1、并联在电路中2、 “Biblioteka ” 入“-”出 3、被测电流不能超
2、 “+” 入“-”出
出电流表量程
3、被测电压不能超
4、不允许把电流表直 出电压表量程
接接到电源的两极。
一、用电压表测电池的电压 分别测两节或三节干电池的电压，然后 测量它们串联后的总电压
二、测串联 电路的电压
实验探究：
一、用电压表测电池的电压
分别测两节或三节干电池的电压，然后测量 它们串联后的总电压
结论：串联电池组两端的总电压等于 各节串联电池两端电压之和。
实验探究：
二、测串联电路的电压
结论：串联电路两端的总电压等于各 部分电路两端电压之和。
《电压的测量》-优质精选PPT
11.课 文 小 结 所 以说 我们认 识和评 价一个 人应该 一分为 二，华 歆不专 心读书 ，追求 富贵， 但也有 可取之 处，就 像我们 今天所 学文中 他救人 救到底 的态度 十分令 人敬佩 。
12.而 我 们 的 同 学们 在学校 的学习 也应该 是一分 为二的 ，纪要 学习文 化知识 ，也要 学习做 人的道 理。希 望同学 们做到 重诺守 信，言 行必果 ！
3.实验室用的电压表有三个接线柱:“ ”、“ ”、“ ”
或“ ”、“ ”、“ ”。
两个量程:
和
，最小刻度值分别为 伏和 伏。
4.电压表的使用：
(1)必须把电压表 联在被测电路的两端；
(2)把电压表的“+”接线柱接在跟电源正极相连的那端；
(3)被测电压不能超过电压表的 ，可用 法选择量程；
(4)允许电压表直接连入电源两极上测电源电压。
3.南 辕 北 辙 ， 比喻 行动和 目的相 反，指 自身的 行动与 自己的 目的相 反。背 道而驰 ：比喻 彼此的 方向和 目标完 全相反 ，是指 某人的 做法和 应遵循 的大众 化的目 标相反 。语境 是“与时 代的发 展”相 反，据 此应该 选“背道 而驰”。
4、 合 作 学 习 的培养 。合作 学习既 是一种 方法也 是一种 能力， 未来社 会的人 没有合 作的态 度是不 行的。 这节课 我要求 学生合 作学习 ，培养 学生的 合作意 识。
5.分 小 组 讨 论 是合 作，表 演课本 剧更是 合作的 高级形 式，在 短短的 时间内 ，同学 们要把 课文内 容以课 本剧的 形式表 演出来 ，没有 合作的 精神是 不可能 完成的 。演课 本剧不 是一件 简单的 事情， 这里有 导演、 演员的 分工， 道具的 使用， 等等。
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（c） 衰减器； (d)
第3章 电流、电压与功率测量
2. 检波-放大式电压表 检波-放大式电压表直接对被测电压信号进行检波， 然后对转化成的直流信号进行处理并显示，具有结构 简单，输入阻抗高，适用于高频测量的特点。缺点是 起始测量信号较大，一般为几十毫伏，非线性误差亦 大。其工作原理如图3.14所示。
3.4 交流电压的测量
3.4.1 交流电压的特征与量值表示 常见电压的波形如图3.10所示。
第3章 电流、电压与功率测量
正弦波
脉冲波
方波
三角波
低 频 噪声 波
阶梯波
图3.10 常见电压的波形
第3章 电流、电压与功率测量
2. 交流电压幅度值的相对大小常用峰-峰值、平均值 和有效值来表示。
1) 峰-峰值UP-P 峰-峰值表示信号的最大值与最小值的差。对于对 称的正弦信号来说，更常用的是峰值UP，其等于1/2的 UP-P。如U(t)=Acosωct，则有UP-P=2 A，UP=1 A。
（3-4）
对于正弦波U(t)=Um cosωct
URMSU2P 0.70U7P
（3-5）
第3章 电流、电压与功率测量
工程上定义如下两个参数：
（1） 波形因数KF: 表示电压的有效值与平均值之
比，
KF
uRMS u
（3-6）
（2） 波峰因数KP: 表示交流电压的峰值与有效值
之比，
KP
uP u RMS
10 05000 R1R 2R /2/R /i/Ri 100501001 0050 00 500 001004V 0
10 05000
第3章 电流、电压与功率测量
＋
1 00V
－
R1 500 k
R2
＋
500 k
V
－
图3.9 高内阻电路的电压测量
第3章 电流、电压与功率测量
2. 数字万用表均有电流电压测量挡。与模拟式万用表相 比，主要优点是： (1) 输入阻抗高，一般直流输入阻抗可达20 MΩ以上。 (2) 分辨力高，可精确到百分之一，即在10 V挡，可分 辨到0.1 V，而指针式的模拟万用表的分辨力为最小刻度间 隔所代表的电压值的一半，量程越大，分辨力越低。
(d)
第3章 电流、电压与功率测量
3.4.5 交流电压测量的其他应用 1.脉冲电压测量 脉冲电压的特点是幅度较大，持续时间短。 如果用峰值检波器检测已知占空比的脉冲电压，
可以由数学的方法或根据经验对测量结果进行合适的 修正。
2.噪声电压测量 在电子学领域，噪声电压是一种普遍存在的随机 信号。典型的有电阻的热噪声、晶体三极管的内部噪 声、电子放大器的输出噪声等等。在设计电子电路时， 免不了要对噪声，特别是高斯白噪声进行测量。
第3章 电流、电压与功率测量
2)
U
设电压信号为U（t），其周期为T，
U 1
T
U(t)dt
T0
（3-2）
U 1
T
U(t)dt
T0
（3-3）
第3章 电流、电压与功率测量
3) 有效值URMS 有效值指的是信号的均方根值（RMS）。电压信号的有 效值用URMS表示，
UKMS
1 TU2(t)dt T0
R0R 0RxUx(1R1x/R0)Ux (3-1)
第3章 电流、电压与功率测量
3.3.2 直流电压测量仪表 1.模拟式万用表 在图3.9所示分压电路中，使用MF500-B型万用表
的100 V挡进行测量，该仪表的灵敏度为10 kΩ/V，可 以推算出在100 V挡的输入电阻为100×10=1000 kΩ=1 MΩ，
第3章 电流、电压与功率测量 2） 衰减器的作用是在测量大信号时对输入信号进行衰
减以扩大测量量程。衰减器亦要求有宽带的特性，在高 频时要考虑电路与元件的分布电容效应，采用复合阻容 结构，典型的衰减器如图3.13（c）所示。当R1C1=R2C2时，
3） 宽带放大器一般选用宽带线性集成放大器，如 LM733，可工作在直流到50 MHz 4） 常用的检波器有峰值检波器和倍压检波器，如图3.13 （d） 所示。
第3章 电流、电压与功率测量VD1＋RAD
ux
C
R uo
u x
ux
uA
－ 2
＋ uo －
BE
(a)
(b)
(c)
图3.12 （a） 峰值检波电路；（b） 平均值检波器； （c）
第3章 电流、电压与功率测量
以峰值电压表为例，其显示值是将峰值检波器检 测到的电压值除以波峰因数KP得到的，若显示读数为α，
第3章 电流、电压与功率测量
探 头混 频 器 中 频 放 大 检 波 器 指 示 电 表
图3.15 外差式电压表原理框图
第3章 电流、电压与功率测量 3.4.4 交流数字电压表 低频数字电压表一般是在直流数字电压表的基础 上增加放大器、交直流变换器而组成的，如图3.16（a） 所示。 高频数字电压表的一般组成如图3.16（b）所示。 它的检波器探头高频特性较好。 宽带数字电压表的一般组成如图3.16（c）所示。
显 示
图3.3 数字万用表测量原理框图
第3章 电流、电压与功率测量
3.2 交流电流的测量
3.2.1 低频交流电流的测量原理和方法 图3.4所示的交直流转换电路。
第3章 电流、电压与功率测量
－
A
＋
图3.4 交直流转换电路
第3章 电流、电压与功率测量
3.2.2 高频交流电流的测量原理和方法 我们可以通过测量这种与高频电流密切相关的直
第3章 电流、电压与功率测量
输入
放 大器
检 波器
直流数字电压表 输出
输入
检 波器 探 头
(a) 直 流放 大 器
直流数字电压表 输出
输入
高 阻输 入 探头
(b) 宽 带放 大 器
检 波器
直流数字电压表 输出
输入
高 阻输 入 电路
(c) 宽带放大器 高速采样
计 算显 示
输出
(d)
图3.16 交流数字电压表组成框图 （a） 低频数字电压表组成框图； （b） 高频数字电压表组成框图； （c） 宽带数字电压表组成框图；
第3章 电流、电压与功率测量
检 波 器 衰 减 器 直 流 放 大 器 指 示 器
图3.14 检波-放大式电压表原理框图
第3章 电流、电压与功率测量
3． 热偶式电压表 热电偶不仅可以用于电流测量，而且可以作为电 压测量的核心部件。 4． 外差式电压表 由于频响和灵敏度的限制，放大-检波式电压表、 检波-放大式电压表和热偶式电压表均不可以用于高频 微伏级电压检测。这时可采用外差式电压表，它的测 量频率可达几百兆赫，灵敏度一般都是微伏级。其工 作原理如图3.15所示。
第3章 电流、电压与功率测量
AC
阻抗 变换 器
衰减 器
宽带 放大 器
Ui R1 R2
(a ) V＋
V1 Ui
V 2
U
R3
o
R4
V－ (b )
VD
C1
检波 器
R1 R2
(c) VD 2
指示 器
C1 C2 Uo
Ui
C
R Uo
Ui
VD 1
C2
R Uo
峰值 检波 器 (d )
倍压 检波 器
图3.13 （a） 放大检波式电压表组成原理； （b） 阻抗变换器；
第3章 电流、电压与功率测量
3. 示波器的直流电压挡特别适用于观察较大幅度的 直流电压信号或含有交流成份的直流电压信号。
4. 电子电压表一般为数字式仪表，输入端设有由场 效应管电路组成的阻抗隔离电路和放大电路，因而具 有较高的输入阻抗和灵敏度，适用于在电子电路中测 量高内阻电路的电压。
第3章 电流、电压与功率测量
流电流的大小，间接地检测出高频电流的大小，具体 原理如图3.5所示。
第3章 电流、电压与功率测量
G
D
E
A
C
B
图3.5 热电偶电表原理
第3章 电流、电压与功率测量
3.3 直流电压的测量
3.3.1 直流电压的测量原理与方法 一般来说，直流电压测量是将直流电压表直接跨
接在被测电压的两端，由直流电压表读出被测电压的 值。因此，电压测量是一种最简便的电参数测量，其 过程如图3.6所示。
第3章 电流、电压与功率测量
3.5
3.5.1 直流功率测量 由电工学可知，功率即为单位时间内所做的功。
功率P（ )时 功间 W t （3-11）
第3章 电流、电压与功率测量
第3章 电流、电压与功率测量
U
＋
x
－
＋
－
电压 表
图3.6 电压测量
第3章 电流、电压与功率测量 当其与适当的分压电阻相配合时，即组成了直流
电压表，如图3.7所示。
第3章 电流、电压与功率测量
直流 电流表 － ＋ Rg
A
＋
－
Ux
R1
R2
R3
R4
R5
图3.7 基于直流表的直流电压表构成框图
第3章 电流、电压与功率测量
第3章 电流、电压与功率测量
第3章
3.1 直流电流的测量 3.2 交流电流的测量 3.3 直流电压的测量 3.4 交流电压的测量 3.5 3.6 数字万用表的特点与技术原理 思考题3
第3章 电流、电压与功率测量
3.1 直流电流的测量
3.1.1 直流电流测量的原理与方法 其过程如图3.1
第3章 电流、电压与功率测量
设被测电路可等效为内阻为Rx，开路电压为Ux的 电压源，直流电压表的等效内阻为R0，则测量的完整 电路简化为图3.8。
第3章 电流、电压与功率测量
第3章 电流、电压与功率测量
2. 检波-放大式电压表 检波-放大式电压表直接对被测电压信号进行检波， 然后对转化成的直流信号进行处理并显示，具有结构 简单，输入阻抗高，适用于高频测量的特点。缺点是 起始测量信号较大，一般为几十毫伏，非线性误差亦 大。其工作原理如图3.14所示。
3.4 交流电压的测量
3.4.1 交流电压的特征与量值表示 常见电压的波形如图3.10所示。
第3章 电流、电压与功率测量
正弦波
脉冲波
方波
三角波
低 频 噪声 波
阶梯波
图3.10 常见电压的波形
第3章 电流、电压与功率测量
2. 交流电压幅度值的相对大小常用峰-峰值、平均值 和有效值来表示。
1) 峰-峰值UP-P 峰-峰值表示信号的最大值与最小值的差。对于对 称的正弦信号来说，更常用的是峰值UP，其等于1/2的 UP-P。如U(t)=Acosωct，则有UP-P=2 A，UP=1 A。
（3-4）
对于正弦波U(t)=Um cosωct
URMSU2P 0.70U7P
（3-5）
第3章 电流、电压与功率测量
工程上定义如下两个参数：
（1） 波形因数KF: 表示电压的有效值与平均值之
比，
KF
uRMS u
（3-6）
（2） 波峰因数KP: 表示交流电压的峰值与有效值
之比，
KP
uP u RMS
10 05000 R1R 2R /2/R /i/Ri 100501001 0050 00 500 001004V 0
10 05000
第3章 电流、电压与功率测量
＋
1 00V
－
R1 500 k
R2
＋
500 k
V
－
图3.9 高内阻电路的电压测量
第3章 电流、电压与功率测量
2. 数字万用表均有电流电压测量挡。与模拟式万用表相 比，主要优点是： (1) 输入阻抗高，一般直流输入阻抗可达20 MΩ以上。 (2) 分辨力高，可精确到百分之一，即在10 V挡，可分 辨到0.1 V，而指针式的模拟万用表的分辨力为最小刻度间 隔所代表的电压值的一半，量程越大，分辨力越低。
(d)
第3章 电流、电压与功率测量
3.4.5 交流电压测量的其他应用 1.脉冲电压测量 脉冲电压的特点是幅度较大，持续时间短。 如果用峰值检波器检测已知占空比的脉冲电压，
可以由数学的方法或根据经验对测量结果进行合适的 修正。
2.噪声电压测量 在电子学领域，噪声电压是一种普遍存在的随机 信号。典型的有电阻的热噪声、晶体三极管的内部噪 声、电子放大器的输出噪声等等。在设计电子电路时， 免不了要对噪声，特别是高斯白噪声进行测量。
第3章 电流、电压与功率测量
2)
U
设电压信号为U（t），其周期为T，
U 1
T
U(t)dt
T0
（3-2）
U 1
T
U(t)dt
T0
（3-3）
第3章 电流、电压与功率测量
3) 有效值URMS 有效值指的是信号的均方根值（RMS）。电压信号的有 效值用URMS表示，
UKMS
1 TU2(t)dt T0
R0R 0RxUx(1R1x/R0)Ux (3-1)
第3章 电流、电压与功率测量
3.3.2 直流电压测量仪表 1.模拟式万用表 在图3.9所示分压电路中，使用MF500-B型万用表
的100 V挡进行测量，该仪表的灵敏度为10 kΩ/V，可 以推算出在100 V挡的输入电阻为100×10=1000 kΩ=1 MΩ，
第3章 电流、电压与功率测量 2） 衰减器的作用是在测量大信号时对输入信号进行衰
减以扩大测量量程。衰减器亦要求有宽带的特性，在高 频时要考虑电路与元件的分布电容效应，采用复合阻容 结构，典型的衰减器如图3.13（c）所示。当R1C1=R2C2时，
3） 宽带放大器一般选用宽带线性集成放大器，如 LM733，可工作在直流到50 MHz 4） 常用的检波器有峰值检波器和倍压检波器，如图3.13 （d） 所示。
第3章 电流、电压与功率测量VD1＋RAD
ux
C
R uo
u x
ux
uA
－ 2
＋ uo －
BE
(a)
(b)
(c)
图3.12 （a） 峰值检波电路；（b） 平均值检波器； （c）
第3章 电流、电压与功率测量
以峰值电压表为例，其显示值是将峰值检波器检 测到的电压值除以波峰因数KP得到的，若显示读数为α，
第3章 电流、电压与功率测量
探 头混 频 器 中 频 放 大 检 波 器 指 示 电 表
图3.15 外差式电压表原理框图
第3章 电流、电压与功率测量 3.4.4 交流数字电压表 低频数字电压表一般是在直流数字电压表的基础 上增加放大器、交直流变换器而组成的，如图3.16（a） 所示。 高频数字电压表的一般组成如图3.16（b）所示。 它的检波器探头高频特性较好。 宽带数字电压表的一般组成如图3.16（c）所示。
显 示
图3.3 数字万用表测量原理框图
第3章 电流、电压与功率测量
3.2 交流电流的测量
3.2.1 低频交流电流的测量原理和方法 图3.4所示的交直流转换电路。
第3章 电流、电压与功率测量
－
A
＋
图3.4 交直流转换电路
第3章 电流、电压与功率测量
3.2.2 高频交流电流的测量原理和方法 我们可以通过测量这种与高频电流密切相关的直
第3章 电流、电压与功率测量
输入
放 大器
检 波器
直流数字电压表 输出
输入
检 波器 探 头
(a) 直 流放 大 器
直流数字电压表 输出
输入
高 阻输 入 探头
(b) 宽 带放 大 器
检 波器
直流数字电压表 输出
输入
高 阻输 入 电路
(c) 宽带放大器 高速采样
计 算显 示
输出
(d)
图3.16 交流数字电压表组成框图 （a） 低频数字电压表组成框图； （b） 高频数字电压表组成框图； （c） 宽带数字电压表组成框图；
第3章 电流、电压与功率测量
检 波 器 衰 减 器 直 流 放 大 器 指 示 器
图3.14 检波-放大式电压表原理框图
第3章 电流、电压与功率测量
3． 热偶式电压表 热电偶不仅可以用于电流测量，而且可以作为电 压测量的核心部件。 4． 外差式电压表 由于频响和灵敏度的限制，放大-检波式电压表、 检波-放大式电压表和热偶式电压表均不可以用于高频 微伏级电压检测。这时可采用外差式电压表，它的测 量频率可达几百兆赫，灵敏度一般都是微伏级。其工 作原理如图3.15所示。
第3章 电流、电压与功率测量
AC
阻抗 变换 器
衰减 器
宽带 放大 器
Ui R1 R2
(a ) V＋
V1 Ui
V 2
U
R3
o
R4
V－ (b )
VD
C1
检波 器
R1 R2
(c) VD 2
指示 器
C1 C2 Uo
Ui
C
R Uo
Ui
VD 1
C2
R Uo
峰值 检波 器 (d )
倍压 检波 器
图3.13 （a） 放大检波式电压表组成原理； （b） 阻抗变换器；
第3章 电流、电压与功率测量
3. 示波器的直流电压挡特别适用于观察较大幅度的 直流电压信号或含有交流成份的直流电压信号。
4. 电子电压表一般为数字式仪表，输入端设有由场 效应管电路组成的阻抗隔离电路和放大电路，因而具 有较高的输入阻抗和灵敏度，适用于在电子电路中测 量高内阻电路的电压。
第3章 电流、电压与功率测量
流电流的大小，间接地检测出高频电流的大小，具体 原理如图3.5所示。
第3章 电流、电压与功率测量
G
D
E
A
C
B
图3.5 热电偶电表原理
第3章 电流、电压与功率测量
3.3 直流电压的测量
3.3.1 直流电压的测量原理与方法 一般来说，直流电压测量是将直流电压表直接跨
接在被测电压的两端，由直流电压表读出被测电压的 值。因此，电压测量是一种最简便的电参数测量，其 过程如图3.6所示。
第3章 电流、电压与功率测量
3.5
3.5.1 直流功率测量 由电工学可知，功率即为单位时间内所做的功。
功率P（ )时 功间 W t （3-11）
第3章 电流、电压与功率测量
第3章 电流、电压与功率测量
U
＋
x
－
＋
－
电压 表
图3.6 电压测量
第3章 电流、电压与功率测量 当其与适当的分压电阻相配合时，即组成了直流
电压表，如图3.7所示。
第3章 电流、电压与功率测量
直流 电流表 － ＋ Rg
A
＋
－
Ux
R1
R2
R3
R4
R5
图3.7 基于直流表的直流电压表构成框图
第3章 电流、电压与功率测量
第3章 电流、电压与功率测量
第3章
3.1 直流电流的测量 3.2 交流电流的测量 3.3 直流电压的测量 3.4 交流电压的测量 3.5 3.6 数字万用表的特点与技术原理 思考题3
第3章 电流、电压与功率测量
3.1 直流电流的测量
3.1.1 直流电流测量的原理与方法 其过程如图3.1
第3章 电流、电压与功率测量
设被测电路可等效为内阻为Rx，开路电压为Ux的 电压源，直流电压表的等效内阻为R0，则测量的完整 电路简化为图3.8。
第3章 电流、电压与功率测量