专题五 测量直流与交流电压（教案）-山东省职教高考《电气测量技术》(高教版）专题复习讲练测

专题五 测量直流与交流电压（教案）-《电气测量技术》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.要求考生准确理解直流电压表、交流电压表及万用表电压挡的工作原理。 2.掌握电压表的选择、使用、保养与维护方法。 3.能够正确连接电压表，选择适当量程进行测量。 4.能够识别并解决测量过程中出现的常见故障。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、直流电压表及其测量原理与使用 直流电压表是电学测量中常用的仪表，专门用于测量直流电路中的电压。其工作原理基于磁电系测量机构，利用电流在磁场中受力的原理来测量电压。当直流电压通过电阻器时，会产生一定的电流，该电流在磁场中受力使指针偏转，从而指示出电压的大小。使用直流电压表时，需要选择合适的量程，并将电压表并联在电路中，注意极性连接，以确保测量的准确性。同时，为了保持电压表的准确性和延长使用寿命，还需要进行定期的保养与维护，如校准和清洁表头等。 二、交流电压表及其测量技术与故障排除 交流电压表是用于测量交流电路中电压的仪表，能够测量交流电的有效值或平均值。其工作原理基于交流电的特性，通过整流或采样技术来测量电压。使用交流电压表时，需要选择合适的量程和波形，并将电压表并联在电路中，注意安全距离。同时，还需要掌握交流电压表测量电压时的故障排除方法，如检查电源、连接线、测量机构等，以确保测量的顺利进行。 三、万用表电压挡的测量原理、使用与故障排除 万用表是一种多功能电测仪表，其中的电压挡是用于测量电压的档位。万用表测量电压的工作原理基于内部电路转换和测量机构的指示。使用万用表测量电压时，需要选择合适的量程和档位，并将万用表并联在电路中，注意极性连接（对于直流电压）。同时，还需要掌握万用表测量电压时的故障排除方法，如检查电池电量、连接线、内部电路等，以确保测量的准确性和可靠性。万用表是电学测量中不可或缺的工具，掌握其使用方法和故障排除技巧对于电学实验和实际应用都具有重要意义。 [真题练讲] 1.(2021年山西省统一考试)在测量高压直流系统时，为了防止电压表对系统造成负载影响，通常选择哪种类型的电压表？ A. 高内阻电压表 B. 低内阻电流表 C. 高精度交流电压表 D. 低成本模拟式电压表 答案：A 解析：在测量高压直流系统时，为了防止电压表从被测电路中吸取过多电流，从而影响系统的正常运行，通常选择高内阻的电压表。高内阻电压表能够减小对被测电路的负载影响。 2.(2020年四川省统一考试)在使用数字式万用表进行电压测量时，如果发现显示屏上的数字频繁跳动，可能的原因是： A. 被测电压不稳定 B. 万用表内部故障 C. 测量环境存在电磁干扰 D. 以上都是可能的原因 答案：D 解析：数字式万用表显示屏上的数字频繁跳动可能由多种原因引起。被测电压本身不稳定、万用表内部故障或测量环境存在电磁干扰都可能导致这种现象。因此，以上选项都是可能的原因。在实际应用中，需要通过逐一排查来确定具体原因。 3.(2022年山东省统一考试）在进行高精度直流电压测量时，为了消除地回路噪声对测量结果的影响，可以采用哪种技术？ A. 浮地测量 B. 差分测量 C. 屏蔽技术 D. 滤波技术 答案：B 解析：差分测量技术通过同时测量两个相近的电压点，并计算它们之间的差异来消除共模噪声（包括地回路噪声）的影响。这种方法在高精度直流电压测量中非常有用。浮地测量虽然可以隔离地回路噪声，但可能引入其他类型的噪声。屏蔽技术和滤波技术主要用于减少电磁干扰和频率干扰，对消除地回路噪声的直接效果有限。 4.(2023年山东省统一考试) 在工业自动化控制系统中，为了实时监测设备的电压状态，通常会选择哪种类型的电压传感器？ A. 霍尔效应电压传感器 B. 热电偶 C. 压力传感器 D. 光电传感器 答案：A 解析：霍尔效应电压传感器是一种基于霍尔效应的电压测量装置，能够非接触式地测量电流或电压，并将其转换为可处理的电信号。在工业自动化控制系统中，这种传感器常被用于实时监测设备的电压状态。热电偶用于测量温度，压力传感器用于测量压力，光电传感器则用于检测光信号或物体的位置和运动等。 5.(2020年山东省统一考试)在需要同时测量多个电压点时，为了提高效率和准确性，通常会选择使用： A. 多量程万用表 B. 便携式示波器 C. 多通道数据采集系统 D. 高精度数字万用表 答案：C 解析：多通道数据采集系统可以同时测量多个电压点，并将数据记录在计算机或专用设备上进行分析和处理，从而大大提高测量效率和准确性。多量程万用表和高精度数字万用表虽然可以测量电压，但只能逐一测量各个点。便携式示波器主要用于观察和分析信号的波形，虽然可以测量电压，但通常不用于多点同时测量。 [限时练讲] 1.在测量高频交流电压时，传统的模拟式电压表可能存在的问题是： A. 读数不准确 B. 响应速度慢 C. 无法显示波形信息 D. 以上都是可能的问题 答案：B 解析：高频交流电压的变化非常快，传统的模拟式电压表由于机械结构的限制，其指针的响应速度可能跟不上电压的快速变化，导致读数不准确或无法及时反映电压的实际值。虽然高频下读数也可能不准确，但这里更侧重于响应速度的问题。模拟式电压表也不显示波形信息，但这不是高频测量的特有问题。 2.在测量微弱直流电压时，为了提高测量的准确度，通常建议采取以下哪种措施？ A. 使用高内阻的电压表 B. 减小测量时间 C. 串联一个大电阻 D. 并联一个大电容 答案：A 解析：在测量微弱直流电压时，为了减小对被测电路的影响并提高测量的准确度，通常建议使用高内阻的电压表，这样可以降低电压表从被测电路中吸取的电流，减少误差。 3.当使用万用表测量交流电压时，如果发现指针偏转过快且无法稳定在某个读数上，可能的原因是： A. 被测电压频率过高 B. 万用表量程选择过大 C. 万用表电池电量不足 D. 测量环境中有强磁场干扰 答案：B 解析：当使用万用表测量交流电压时，如果量程选择过大，指针可能会因为电压值远小于量程范围而偏转过快，无法稳定在某个读数上。被测电压频率过高通常不会影响指针的稳定性，而万用表电池电量不足主要影响的是数字式万用表的显示，对指针式万用表影响较小。测量环境中的强磁场干扰虽然可能影响测量，但不太可能导致指针偏转过快且无法稳定。 4.在测量高电压时，为了安全起见，除了使用合适的电压表外，还应采取哪些安全措施？ A. 穿戴绝缘服和绝缘手套 B. 直接用手触摸被测电路 C. 在无保护措施的情况下进行单人操作 D. 使用普通万用表进行测量 答案：A 解析：在测量高电压时，为了安全起见，必须穿戴绝缘服和绝缘手套，以防止触电事故。直接用手触摸被测电路是极其危险的，无保护措施的单人操作同样存在很大风险。而使用普通万用表进行测量则可能因量程不足或保护电路缺失而导致万用表损坏或人身伤害。 5.在测量交流电压时，如果发现电压表显示的读数远低于预期值，但电路中的负载工作正常，可能的原因是： A. 负载电阻突然增大 B. 电路中出现了开路 C. 电压表量程选择过大 D. 电压表测量的是电压的有效值而非峰值 答案：C 解析：在测量交流电压时，如果电压表显示的读数远低于预期值，但电路中的负载工作正常，很可能是因为电压表量程选择过大。量程过大时，电压表的灵敏度会降低，导致显示的读数偏小。负载电阻突然增大通常会导致电流减小、电压升高（在恒流源情况下）或电压不变（在恒压源情况下），而不会出现读数远低于预期的情况。电路中出现了开路则会导致电压表显示无穷大或接近电源电压的值。电压表测量的是电压的有效值而非峰值，但这与读数远低于预期的情况无关。 6.为了提高数字式万用表测量交流电压的准确度，以下哪种方法可能有效？ A. 频繁更换电池 B. 使用高精度校准源进行校准 C. 增加测量时间 D. 将万用表放置在恒温室内 答案：B 解析：为了提高数字式万用表测量交流电压的准确度，可以使用高精度校准源对万用表进行校准。这可以确保万用表的读数与实际值相符。频繁更换电池并不一定能提高测量的准确度，反而可能因电池电量不稳定而引入误差。增加测量时间对于提高单次测量的准确度没有直接帮助。将万用表放置在恒温室内有助于减少温度对测量结果的影响，但通常不是提高准确度的直接方法。 7.在测量直流电压时，如果电压表的指针在刻度盘上晃动不定，除了电池电量不足外，还可能是因为： A. 电压表选择了错误的量程 B. 被测电路中存在交流成分 C. 电压表内部机械故障 D. 以上都是可能的原因 答案：D 解析：在测量直流电压时，如果电压表的指针在刻度盘上晃动不定，除了电池电量不足外，还可能是因为电压表选择了错误的量程、被测电路中存在交流成分或电压表内部机械故障等原因。这些因素都可能导致指针晃动不定。 8.简述数字万用表测量直流电压和交流电压的基本原理。 答案： 数字万用表测量直流电压时，通常通过内部的模数转换器（ADC）将模拟的直流电压信号转换为数字信号，并在显示屏上显示结果。测量交流电压时，若万用表为自动量程型，则首先通过交流/直流转换器（对于某些高端型号可能是直接测量）将交流电压转换为直流电压或可测量的交流信号，再经过ADC转换为数字信号显示。若为非自动量程型，则需手动选择适当的交流电压量程，并通过类似的转换和显示过程来测量。 9.使用万用表测量一节干电池的电压，并描述测量过程中应注意的安全事项。 答案： 测量步骤： 将万用表的选择开关置于直流电压挡（DCV），并选择合适的量程（如2V或20V）。 将红表笔插入万用表的正极插孔，黑表笔插入负极插孔。 将红表笔接触干电池的正极，黑表笔接触负极。 读取显示屏上的电压值。 安全事项： 确保万用表处于良好状态，无损坏或短路现象。 选择合适的量程以避免损坏万用表或被测电路。 测量时保持手部干燥，避免触电。 若被测电压较高，应使用绝缘手套和工具进行测量。 10.如果万用表测量电压时显示屏无显示或显示不准确，请分析可能的故障原因及解决方法。 答案： 故障原因及解决方法： 显示屏无显示： 故障原因：电池电量耗尽、显示屏损坏、内部电路故障。 解决方法：更换电池、检查并修复显示屏（如可更换）、送专业维修。 显示不准确： 故障原因：量程选择不当、表笔接触不良、内部电路元件老化或损坏。 解决方法：重新选择合适的量程、检查并更换表笔、校准万用表（如需要）或送专业维修。 11.讨论影响万用表测量电压精度的因素，并说明如何减小测量误差。 答案： 影响万用表测量电压精度的因素主要包括： 量程选择：量程选择不当会导致测量误差增大，特别是当被测电压接近量程上限或下限时。应尽量选择接近被测电压实际值的量程。 表笔与接触点：表笔与测量点的接触不良会增加接触电阻，引入误差。应确保表笔与测量点紧密接触，并清洁测量点以去除氧化层或污垢。 内部电路稳定性：万用表内部电路元件的老化、漂移或温度变化都可能影响测量精度。定期校准万用表并避免在极端温度条件下使用可以减小这种误差。 电磁干扰：强电磁场可能干扰万用表的测量电路，导致读数不准确。在测量时应尽量远离电磁干扰源。 减小测量误差的方法包括： 选择合适的量程和测量点。 确保表笔与测量点接触良好。 定期对万用表进行校准。 使用屏蔽线或屏蔽室来减少电磁干扰。 12.简述万用表在自动化测试系统中的应用，并举例说明如何结合计算机进行电压数据的采集与处理。 答案： 万用表在自动化测试系统中扮演着重要角色，用于自动测量电路中的电压、电流等参数。结合计算机，可以构建高效的自动化测试平台，实现数据的快速采集、处理和分析。 在应用中，通常通过串行接口（如RS-232、USB）或专用测试总线（如GPIB）将万用表与计算机相连。计算机通过发送指令给万用表，控制其进行测量，并接收测量结果。测量结果可以实时显示在计算机屏幕上，也可以被保存到文件中供后续分析使用。 例如，在一个自动化测试系统中，可以使用脚本或测试软件编写测试序列，指定万用表依次测量多个电路点的电压值。测量完成后，计算机可以自动对收集到的数据进行处理，如计算平均值、标准差等统计量，或者绘制电压波形图等。这些处理结果可以用于评估电路性能、诊断故障或优化电路设计。 [学法建议] 重点复习知识点： 1.交流电压表是用于测量交流电路中电压的仪表，能够测量交流电的有效值或平均值。 2.交流电压表的工作原理基于交流电的特性，通过整流或采样技术测量电压的有效值或平均值，并由测量机构指示电压大小。 3.使用交流电压表测量电压时，需选择合适的量程和波形，将电压表并联在电路中，注意安全距离，然后读取数值。 4.交流电压表测量电压时可能遇到指针不动、读数不准等故障，需检查电源、连接线、测量机构等并进行排除。 5.万用表的电压挡是用于测量电压的档位，能够测量直流和交流电压，具有多个量程。 6.使用万用表测量电压时，需选择合适的量程和档位，将万用表并联在电路中，注意极性连接（对于直流电压），然后读取数值。遇到显示不准、功能失效等故障时，需检查电池电量、连接线、内部电路等并进行排除。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$