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安培表设计

DC电路

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  • 问题1

    如果直接连接到6伏的电池上,这个表的移动会发生什么?




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  • 问题2

    我们知道,将一个灵敏的仪表运动直接串联到一个大电流电路是一件坏事。因此,我想让你确定哪些其他组件必须连接到仪表的运动,以限制通过其线圈的电流,以便将电路与1安培电路串联起来,使仪表的指针精确地移动到全尺寸位置。





    在你的图表中,显示额外的组件和仪表组件将连接到电池/电阻电路以测量电流的方式。

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  • 问题3

    确定此电流表的测量范围:




    揭示答案
  • 问题4

    如果图中所示的导线不能打开,这条电流表电路的功能将会怎样?




    揭示答案
  • 问题5

    如果电阻故障断开,电流表电路的功能会发生什么变化?




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  • 问题6

    图中所示的电流表电路带有一种特殊类型的选择开关,称为先接后断选择器:





    在如上所示的电流表电路中,这种特殊类型的选择开关非常重要。如果我们要用一个普通的(先断后通)选择开关,仪表在正常使用时容易损坏:





    解释为什么第一种电路设计优于第二种电路设计,以及什么形式的使用会对第二种电路设计(而不是第一种)造成损害。

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  • 问题7

    理想情况下,安培计应该有一个非常低的输入电阻,还是一个非常高的输入电阻(输入电阻是仪表固有的电阻,就像在测试导线之间测量的那样)?解释你的答案。

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  • 问题8

    对于任何给定的电流测量范围,机电式安培计的哪些设计参数会影响其输入电阻?换句话说,要接近安培计的“理想”输入电阻,在任何给定范围内,哪些元件值是最佳的?

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  • 问题9

    移走电阻器常被用作电流测量设备,因为当大电流通过它们时,它们被设计成降低非常精确的电压。通过测量分流电阻的电压下降量,你将能够确定通过它的电流量:





    假设一个分流电阻标有以下额定值:150 A, 50 mV.这个分流器的电阻是多少,用欧姆表示?用公制记数法、科学记数法和纯十进制记数法来表达你的答案。

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  • 问题10

    移走用于精密电流测量的电阻总是有四个接线端子,即使普通电阻只有两个:





    解释将电压表直接连接到通过分流电阻器传导大电流的相同两个端子上会有什么问题,如下所示:




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  • 问题11

    分路电阻器由于电阻很低,通常由相对大块的金属制成。它们的精确电阻是通过一个叫做修剪,技术人员用金属锉刀从分流导体上“修剪”金属,直到电阻达到其正确值。当然,这只有在分流电阻器的电阻太低的情况下才会起作用。就像老木匠的笑话说的那样,“我把电路板切了两次,它还是太短了!”

    分流电阻的电阻值低得令人难以置信,我们如何在“微调”过程中高精度测量分流电阻?分流器的电阻太低了,一般手持式甚至台式欧姆计都无法精确测量,专门的低电阻欧姆计如开尔文双桥是很昂贵的。如果你的任务是为安培计调整一个分流电阻,而你只有一般的测试设备,你怎么做呢?

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  • 问题12

    建立任何模拟电压表或电流表的一个重要步骤是准确地确定表运动的线圈电阻。在电气计量学中,获得极其精确的(“标准”)电阻值往往比获得同样精确的电压或电流测量值要容易。下面是一种不需要精确测量电压或电流就可以用来确定电表运动线圈电阻的技术。

    首先,连接一个十盒类型可变电阻串联与调节直流电源,然后对仪表运动进行测试。调整十进盒的电阻,使仪表移动到其刻度上的某个精确点,最好是全尺寸(100%)标记。将十进盒的电阻设定记录为R1





    然后,将一个已知电阻与仪表运动的终端平行连接。这个电阻叫做R年代,分流器阻力。当你这样做时,仪表移动偏转将会减少。重新调整十进盒的电阻,直到仪表运动偏转回到原来的位置。将十进盒的电阻设定记录为R2





    仪表运动的线圈电阻(R线圈)可按下列公式计算:


    R线圈 R年代

    R2
    (右1−R2



    你的任务是展示这个公式从何而来,从欧姆定律和任何你可能熟悉的电路分析方程中推导出来。

    提示:在这两种情况下(十进制框设置为R1设为R2),通过仪表运动线圈电阻的电压相同,通过仪表运动的电流相同,电源电压相同。

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  • 问题13

    别光坐在那儿!构建的东西! !


    学习数学分析电路需要大量的研究和实践。通常,学生通过练习大量的样例问题,并对照课本或老师提供的答案进行检查。虽然这很好,但还有更好的方法。

    你会学到更多建立和分析实际电路让你的测试设备来提供“答案”,而不是书本或其他人。对于成功的电路构建练习,遵循以下步骤:

    1. 在电路建造前仔细测量和记录所有元件的值。
    2. 画出待分析电路的原理图。
    3. 在面包板或其他方便的介质上仔细地构造这个电路。
    4. 检查电路构造的准确性,沿着每根电线到每一个连接点,并在图上逐个验证这些元件。
    5. 对电路进行数学分析,求解所有电压、电流等值。
    6. 仔细测量这些量,以验证你分析的准确性。
    7. 如果有任何实质性的错误(大于几个百分点),仔细检查你的电路结构与图表,然后仔细地重新计算值和重新测量。

    避免电阻值过高或过低,避免仪表“负载”造成的测量误差。我推荐电阻在1 kΩ和100 kΩ之间,除非,当然,电路的目的是说明仪表负载的效果!

    节省时间和减少出错可能性的一种方法是,从一个非常简单的电路开始,在每次分析后逐步添加元件以增加其复杂性,而不是为每个练习问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的组件。这样,您就不必多次测量任何组件的值。

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