电阻、电感、电容的测量一、目的1、学习使用兆欧表.2、学习万用表的工作原理。3、学习使用直流电桥，万用电桥。掌握误差分析的计算方法。4、设计一个简单的直流电桥.二、原理(略）三、实验设备(1)直流毫安表 1台（2)直流单臂电桥 1台（3)直流双臂电桥 1台（4）交流电桥 1台 1台（5)兆欧表（6)电阻箱4 1台（7)实验装置 1台四、实验内容与步骤1、直流单电桥测量电阻将检流计调零，使其机械指零。将30的电阻接在QJ23型直流单电桥上的两个接线柱上，选择适当的比较臂，各档充分利用，以提高测量的精度，选用0.01档调节“比较臂"的电阻为300。按下电源按钮B并锁住，按下按钮 G，若指针向正的方向偏转，则应加大比较臂电阻，反之，则应减小电阻，直流检流计指针为零，说明此时电桥平衡，记下比较臂的电阻值。分别将按钮 G、B放松，将30电阻换为51、510、200，重复以上步骤,数据见表1。表1、直流单电桥


被测电阻标称值（）比例臂比较臂测量值绝对误差相对误差rr=×100％300.01302130。21±0。0620.062％515102002、直流双电桥测量电阻在直流双电桥底部装入电池，并将被测电阻按电路图接在电桥相应的、、、接线柱上将开关K扳到“开”的位置，稍等片刻，调节指零仪指针,使其指零。选择量程因素为1，调节步进盘读数为0.04，调节指零仪的灵敏度旋钮，使其处于最低位置,按下按钮 G并锁住,用手按住B，调节步进盘和滑线盘读数，调节指零仪的灵敏度旋钮，增加灵敏度，使其指针为零,记下步进盘和滑线盘的读数。选择量程因素为0。1,0.01，重复步骤.数据见表2.表2、直流双电桥被测电阻标称值（)比例臂比较臂测量值绝对误差相对误差rr=×100%0。0410。047650.047650。09％0。040.043、设计一个简单的直流电桥.用三个电阻箱，一个电流表，以及利用实验装置上的直流稳压源组成一个简单的直流电桥.如图1


如图1所示.其中,、、和构成四个桥臂，a、b、c和d是四个顶点，G是电流表，E是电源。a、b两点之间接有电源，称电源对角线；c、d两点之间有接有检流计,称检流计对角线。当调节某个桥臂的电阻值（例如)使电流表支路的电流即时，称电桥“平衡",且，可得得或上式说明电桥平衡时，电桥对臂电阻之积相等.设，被测电阻为在实验内容1和2中的实际的电桥仪器线路中,的值是10n,提供了一个固定的比例。所以和又称“比例臂".的值可以由零开始连续调节,它的数值位数由电桥的准确度来决定，称为“比较臂"。例如时,,则;当时，。实际上，是通过比例比例与电阻进行比较。电桥准确度主要由电阻、和的准确度决定。4、交流电桥的使用。5、兆欧表的使用。


题填
空1、
今用QJ23a型直流单电桥测量电阻测出电阻的实际值为6.616Ω，问比例臂的读数应为 ，比较臂的读数应为 。2、并
联支路电流:I1=10.0A,=±2。0%,I2=20。0A，=±4。0％, 电路总电流30。0 A ，可
能的最大相对误差 .3、测量电阻可用万用表、单臂电桥、双臂电桥、
伏安法、兆欧表、伏安法,如果要测量以下电阻，
问用哪一种方法最适合、最方便.1、测量电机的绕组电阻 ； 2、测量变压器两
绕组间的绝缘漏电阻 ;3、测量某电桥桥臂的标准电阻 ；4、一般电子电路上使用的碳膜电阻 ；5、
照明电灯通电时的钨丝电阻。
五、分析总结1、单电桥的误差分析（结果填入表1）： 2、双电桥的误差分析（结果填入表2）： 3、电桥是用来测量电阻、电感、电容的一种比较仪器.电桥可分直流和交流电桥两大类。根据结构不同，直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥两种。前者适用于测中值电阻（1~106），后者适用于测低值电阻（1以下）。4、交流电桥的原理电路和平衡条件都与直流电桥相似，、、和构成四个桥臂。其即当电源为正弦交流时，要上式成立必须满足可见交流电桥平衡的条件是：相对桥臂上阻抗的幅模乘积要相等；阻抗的幅角之和也要相等。六、回答思考


：兆欧表的介绍兆欧表
俗称摇表，它是专门用于测量电气设备、供电线路绝缘电阻的一种便携式仪表.1、兆欧表的结构常
用的兆欧表主要是由一只磁电系比率表和一台手摇发电机组成。它的形式有几种，但基本
结构和工作原理是一样的.图2-19为比率型磁电系测量机构的结构示意图。固定部分由
永久磁铁3、极掌4、铁心5等部件组成。由于铁心开口，极掌与铁心的形状比较特殊，因
而铁心与磁极间的气隙中的磁场不均匀。活动部分有两个可动线圈1和2，它们彼此间相交成一固定角度,并连同指针装在同一转
轴上，当线圈中通有电流时，其中一个产生转动力矩
，另一个产生反作用力矩,当转矩平衡时,指针6停留在稳定的位置上.磁电系比率表没有
产生反作用力矩的游丝,转轴上虽然装有导电丝，但不产生反作用力矩，只用来引导电流。图2—19兆欧表的手
摇发电机一般为直流发电机或交流发电机与整流电路配合的装置,其容量很小,但
电压却很高，兆欧表以发电机的额定电压来分类,其电压有500V、1000V、2000V、2500V、5000V等
几种。一般发电机都设有离心调速装置,以保证转
子能恒速转动。2、兆欧表的工作原理兆欧表的工作原理如图2—20所示。
虚框内表示兆欧表的内部电路，测量时被侧绝缘电阻接在兆欧表的“线”（L）与“地”（E）
端子之间.整个电路由两个回路组成：一个是电流回路，
另一个是电压回路。电流回路从电源正端经被测绝缘电阻、内附电阻、动圈1回到电源
负端，电压回路从电源正端经内附电阻、动圈2回到电源负端。若手摇发电机
输出一定的直流电压，则在线圈1和线圈2中产生的电流分别为
附


气隙中的磁场不均匀，所以线圈1所受到的力矩不仅与电流有关，还与线圈所在的位置即偏转角有关，其数学表
达式为 同理 式中、—-、与的关
系函数，它们取决于磁场的分布状态.转
动力矩和反作用力矩方向相反，当=时，指针停在平衡位置，此时 即 因
而可得 (2-13）式（2—13)表明，当
活动部分处于平衡位置时，其偏转角是两线圈电流、比值的
函数,所以这种型式的仪表又叫比率表。由于式中、、及都是常数,所以活动部分的偏转角只
与被测电阻有关，它能直接反映被测电阻的大小。当被测电阻=0,即“线”与“地"两
端子短接时，电流回路的电流最大,可动部分偏转角也最大，使指针位于标
尺最右端.当被测电阻=，即“线”与“地”两
端子开路时，电流回路的电流=0，活动部分在作用下，指针偏转到最
左端.可见兆欧表的标度尺为反向刻度。
式中、-—动圈1和2的内阻.由于


知，兆欧表的标度尺刻度是不均匀的。从理论上讲,兆欧表的测量
范围为0～,但实际上只有部分刻度能得到较为准确的读数，如0~50，0~100，0~1000,因
而技术要求中一般要标明兆欧表的准确度范围。测量过程中因
受到手摇速度的影响，兆欧表内手摇发电机的输出电压会有波动，因而两个线
圈中的电流也会发生变化，但两个电流的比值却保持不变，所以指针的偏转角也保持
不变。另外,由于兆欧表没有产生反作用力矩的游丝，所以使用前指针可以停留在标度尺的
任意位置上.这是比率表的两个特点。3、兆欧表的选择选用兆欧表时，其
额定电压要与被测设备的工作电压相对应，见表2-1.对于电压较高的电
气设备，必须使用额定电压较高的兆欧表去测量，否则测量结果不能正确反映被测设备在工作电压下的绝
缘电阻；而对于低压电力设备，则不能用额定电压较高的兆欧表去测量,否
则容易在测量时损坏被测设备的绝缘。另外
，兆欧表的测量范围也要与被测绝缘电阻的范围相吻合。各种型号的兆欧表在不同的测量电压下有不同的测量
范围，如ZC11E型兆欧表为多量程的兆欧表，额定电压为1000V时，测量
范围为0-1000；额定电压为500V时，测量范围为0～500；额定电压为250V时，测量
范围为0-250。选用的兆欧表的测量范围，不应超过绝缘电阻值过大，
否则将会读数产生较大误差。表2-1 兆欧表电压等
级选择测
额定电压(V）所选兆欧表的额定电压（V)线
试对象被测设备的
圈的绝缘电阻500以下500以上5001000电
力变压器、电机绕组的绝缘电阻500以上1000~2500发
电机绕组的绝缘电阻500以下1000电
气设备绝缘电阻500以下500以上500~10002500绝
缘子—2500～5000母
线、隔离开关—2500～50004、兆欧表的使用使用兆欧表时，应当
注意以下事项:（1）测量前必须将电
气设备的电源切断，并对具有大电容的设备，如输电线路、高压电容器等进行放电。用兆欧表测量过的电
气设备，也可能带有残余电压，测量后应及时放电。（2）测量前应对兆欧表进行检
查，当兆欧表接线端开路时，摇动摇柄至额定转速(120r/min），指针应指在“”;接线
端短路时，缓慢摇动摇柄，指针应指在“0”。（3）测量时应正确接线。兆欧表一
般有三个接线柱，分别标有“线”（L）、“地”(E）和“屏"（G）。在进行一
般测量时，只要将被测绝缘电阻接在L和E之间即可。例如测量电机
绕组�