我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地

        本专栏是笔者主编教材(图0所示)的电子版,依托简易的元器件和仪表安排了30多个实验,主要面向经费不太充足的中高职院校。每个实验都安排了必不可少的【预习知识】,精心设计的【实验步骤】,全面丰富的【思考习题】。因此,对于开展电子技术教学犯愁的师生,本专栏应该能够帮到你们。

图0 本专栏对应的教材封面

实验04  电压的测量与接地

【实验目的】

  1. 学会根据原理图连接实际电路。
  2. 学会测量电路中某点相对于地的电位,并据此计算电阻上的压降。
  3. 理解电路接地与电压下标的含义。

【预习知识】

        把一个电荷从低电位点移到高电位点需要能量,电压就是对一个电荷所需能量的度量。当一个电荷从一个高电位点移动到一个低电位点时,则会释放相应的能量。

        我们常说某元件两端的电压为多少,是指该元件两端的电位差。而提到电路中某点的电位为多少,是指该点与指定的零电位之差,这个指定的零电位点被称之为“接地”点。

        电位和电压的概念跟高度有点相似,比如说某楼层有多高,是指它离地面的高度差,而某一层楼有3米高,是指两层高度的差距,这个差值不会因为选取地面为参考还是选取其他楼层为参考而改变。同理,接地在电路中只是用来作为电压测量的参考点,参考点的改变不影响两点之间的电压。图1显示了对于同一个电路,选取不同的点为“接地”参考点,A、B两点之间,B、C两点之间以及A、C两点之间的电位差是不变的。

我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地_第1张图片 图1  两点之间的电压与选取的“接地”参考点无关

【操作内容及步骤】

1. 用万用表实测一下三个电阻的阻值,记录在表1中。在后续的计算中,均采用实测值。

2. 根据图2所示的原理图和连线图,在电源为10V的情况下测量各电阻两端的电压,记录在表2中。

我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地_第2张图片

我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地_第3张图片 图2 测量电阻电压原理图与连线图

3. 以D点为“接地”参考点,分别测量A、B、C三点的电位。测量时万用表黑表笔固定接在D点,红表笔分别接于A、B、C三点,结果记录在表3中,并根据测量值计算电位差U_{AB}U_{BC}U_{CD}

我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地_第4张图片

4. 现在将“接地”参考点改为C点,即将万用表黑表笔固定接在C点,红表笔分别接于A、B、D三点,测量得到这三个点的电位(其中D点电位应为负值),将结果记录在表4中,并根据测量值计算电位差。

我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地_第5张图片

5. 再将“接地”参考点改为B点,测量A、C、D三点的电位,记录在表5中,并根据测量结果计算电位差。

我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地_第6张图片

6. 最后,以A点为“接地”参考点,测量B、C、D三点的电位,记录在表6中,并根据测量结果计算电位差。

我主编的电子技术实验手册(04)——电压的测量与接地_第7张图片

【实验思考与讨论】

1. 比较上面四张表中电位差的计算值,同一电路中选取不同的参考点对某一电阻两端的电压是否有影响?请解释原因。

2. 请解释“参考地”这个术语的含义。

3. 如果你测得U_{AB}为12.0V,那U_{BA}为多少?

4. 如果电路中的一个测试点被标记为+5.0V,第二个测试点被标记为-3.3 V,那么连接在两个测试点之间的电压表的读数应该是多少?

(本文完)

你可能感兴趣的:(嵌入式硬件,电子技术,实验教程)