专题五 测量直流与交流电压（课件）-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 《电气测量技术》（高教社） 专题复习讲练测 1 目录 01 考纲解读 03 考题讲解 05 归纳小结 02 知识点梳理 04 课内练习 2 常见考点： 直流电压表与交流电压表的基本构造与功能差异。 不同类型电压表的适用范围及特点。 直流电压表基于磁电系测量机构的工作原理。 交流电压表测量有效值或平均值的工作原理（特别是电磁系或电子系仪表）。 使用直流电压表测量直流电压的步骤与注意事项（如量程选择、极性连接）。 使用交流电压表测量交流电压的步骤与注意事项（如波形选择、安全距离）。 一.考纲解读 3 一.考纲解读 考试要求 01 2.能够正确连接电压表，选择适当量程进行测量。 能够识别并解决测量过程中出现的常见故障。 02 3. 在测量过程中始终保持安全距离，遵循正确的持笔位置和姿势。 03 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。 4 易考题型： 选择题：考察对直流电压表、交流电压表及万用表电压挡基本概念的理解。 填空题：补充电压表测量电压时的关键步骤或注意事项。 简答题：解释直流电压表与交流电压表的工作原理。 案例分析题：分析电压表测量过程中的故障现象，提出排除故障的方法。 实操题：要求考生实际操作电压表或万用表，测量给定电路的直流与交流电压，并记录测量结果。 一.考纲解读 5 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 6 知识点梳理： 一、直流电压表相关知识点 1.认识直流电压表 定义：用于测量直流电路中电压的仪表。 构造：主要由磁电系测量机构组成，具有固定的零点和满度刻度。 2.探究直流电压表测量电压的工作原理 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。 过程：直流电压通过电阻器产生电流，该电流在磁场中受力使指针偏转，指示电压大小。 二.知识点梳理和重点概念复习 7 知识点梳理： 二、交流电压表相关知识点 1.认识交流电压表 定义：用于测量交流电路中电压的仪表。 构造：可能包含电磁系或电子系测量机构，能够测量交流电的有效值或平均值。 2.探究交流电压表的工作原理 原理：根据交流电的特性，通过整流或采样技术测量电压的有效值或平均值。 过程：交流电压经过转换后，由测量机构指示电压大小。 3.使用交流电压表测量电压 步骤：选择量程、连接电路、读取数值。 注意事项：确保电压表并联在电路中，注意波形选择和安全距离。 二.知识点梳理和重点概念复习 8 知识点梳理： 三、万用表电压挡相关知识点 1.认识万用表的电压挡 定义：万用表上用于测量电压的档位。 功能：能够测量直流和交流电压，具有多个量程。 2.探究万用表测量电压的工作原理 原理：通过内部电路转换和测量机构指示电压大小。 过程：选择电压挡位，连接电路，读取数值。 3.使用万用表测量电压 步骤：选择量程、连接电路、读取数值。 注意事项：确保万用表并联在电路中，注意量程选择和极性连接（对于直流电压）。 二.知识点梳理和重点概念复习 9 重点概念复习： 电压表的定期校准与检查方法。 电压表存放与使用环境的注意事项。 万用表电压挡的基本功能与量程选择。 使用万用表测量直流与交流电压的步骤与技巧。 直流电压表与交流电压表测量时常见的故障现象（如指针不动、读数不准）。 万用表测量电压时的故障排除方法（如电池电量检查、连接线 二.知识点梳理和重点概念复习 10 1.在电力系统中，为了监测三相交流电的电压平衡情况，应使用哪种测量工具？ A. 单相电压表 B. 三相电压表 C. 电流钳表 D. 相位计 答案：B。解析：三相电压表能够同时测量三相交流电的电压，并显示它们之间的相对关系，从而帮助监测三相电压的平衡情况。单相电压表只能测量一相电压，无法全面反映三相系统的状态。电流钳表主要用于测量电流，而相位计则用于测量电压或电流之间的相位差。 三.常考习题练习与讲解 选择题 11 2.在进行高精度电压测量时，为了减小温度对测量结果的影响，可以采取以下哪种措施？ A. 使用恒温箱保持测量环境稳定 B. 频繁更换电压表电池 C. 增加测量时间以获取平均值 D. 减小电压表的量程 答案：A。解析：温度是影响电子测量设备精度的一个重要因素。为了减小温度对高精度电压测量的影响，可以使用恒温箱来保持测量环境的温度稳定。 三.常考习题练习与讲解 选择题 12 3.在测量微弱信号电压时，为了提高信噪比，通常会在电路中加入哪种元件？ A. 电阻 B. 电容 C. 运算放大器 D. 二极管 答案：C。解析：运算放大器（Op-Amp）在微弱信号测量中常被用作信号放大器，以提高信号的幅度并降低噪声的影响。通过适当的配置，运算放大器可以实现高增益、低噪声的放大效果，从而提高信噪比。 三.常考习题练习与讲解 选择题 13 4.在使用数字万用表进行电压测量时，如果发现测量结果与预期相差甚远，但万用表在其他测量中表现正常，可能的原因是： A. 万用表内部故障 B. 被测电路中存在非线性元件 C. 测量引线接触不良 D. 万用表电池电量不足 答案：C。解析：在排除万用表本身故障和其他测量正常的情况下，测量结果与预期相差甚远很可能是由于测量引线接触不良导致的。 三.常考习题练习与讲解 选择题 14 5.在电子设备的调试过程中，为了精确测量某点的电压波动情况，应优先考虑哪种设备？ A. 示波器 B. 数字万用表 C. 直流电源分析仪 D. 逻辑分析仪 答案：A。解析：示波器能够实时显示电压波形，并可以捕捉电压的瞬态变化，因此在电子设备的调试过程中，为了精确测量某点的电压波动情况，示波器是优先。 三.常考习题练习与讲解 选择题 15 6.在测量高电压时，为了防止电弧放电对测量设备和人员造成伤害，应采取以下哪种措施？ A. 使用高绝缘等级的测量设备 B. 降低测量环境的湿度 C. 增加测量设备的接地电阻 D. 减小测量设备的量程 答案：A。解析：在测量高电压时，为了防止电弧放电对测量设备和人员造成伤害，应使用具有高绝缘等级的测量设备。 三.常考习题练习与讲解 选择题 16 7.在电路故障诊断中，如果怀疑某个元件两端的电压异常，为了验证这一点，应使用哪种测量工具？ A. 电流钳表 B. 绝缘电阻测试仪 C. 电压表 D. 频率计 答案：C。解析：在电路故障诊断中，为了验证某个元件两端的电压是否异常，应使用电压表进行测量。 三.常考习题练习与讲解 选择题 17 8.在测量低电压信号时，为了减小外界电磁干扰对测量结果的影响，可以采取以下哪种措施？ A. 使用屏蔽电缆 B. 增加测量时间 C. 提高测量设备的供电电压 D. 减小测量设备的内阻 答案：A。解析：在测量低电压信号时，为了减小外界电磁干扰对测量结果的影响，可以使用屏蔽电缆来隔离外界电磁场对信号线的干扰。 三.常考习题练习与讲解 选择题 18 9.在测量交流电压的峰值时，应使用哪种类型的测量设备？ A. 数字万用表（设置为峰值测量模式） B. 示波器 C. 直流电压表 D. 频率计 答案：B。解析：虽然某些高端的数字万用表提供了峰值测量模式，但示波器在测量交流电压的峰值时更为准确和直观。 三.常考习题练习与讲解 选择题 19 10.在需要同时监测多个不同电压点，并且要求记录电压随时间变化的波形时，最适合使用的仪器是： A. 多通道数据采集系统 B. 单通道示波器 C. 手持式万用表 D. 逻辑分析仪 答案：A解析：多通道数据采集系统可以同时监测多个电压点，并记录电压随时间变化的波形，非常适合需要同时观察多个信号变化的场景。 三.常考习题练习与讲解 选择题 20 1.若直流电压表读数始终为零，可能的原因是电路中存在______。 答案： 开路（或断路） 解析： 电路开路会导致电流无法流通，因此电压表读数为零。 2.交流电压表指针摆动异常，可能是______引起的电磁干扰。 答案： 附近大功率电器 解析： 附近的大功率电器可能产生强电磁场，干扰交流电压表的正常测量。 三.常考习题练习与讲解 填空题 21 3.在使用万用表测量未知电压时，应先选择______量程进行试探性测量。 答案： 最大（或较高） 解析： 为防止万用表损坏，应先使用最大或较高量程进行初步测量。 4. 直流电压表在测量蓄电池电压时，若指针偏向负方向，说明电压表______极性接反。 答案： 正负 解析： 指针偏向负方向说明电压表的正负极性连接与电源实际极性相反。 三.常考习题练习与讲解 填空题 22 5.交流电压表测量时，若读数远低于实际值，可能是______选择过大。 答案： 量程 解析： 量程选择过大时，电压表的分辨率降低，可能导致读数偏低。 6.使用万用表测量电压时，若屏幕显示“OL”，表示被测电压可能______当前量程所能测量的最大值。 答案： 超过 解析： “OL”表示“Over Load”，即过载，意味着被测电压超出了当前量程的测量范围。 三.常考习题练习与讲解 填空题 23 1. 万用表测量电压时，红表笔应接被测电压的正极，黑表笔接负极（直流情况下）。（ ） 答案：正确。 解析：红表笔代表正极，黑表笔代表负极，这是万用表使用的基本规则。 2. 万用表测量电压时，若显示屏显示“OL”，表示测量值超出量程。（ ） 答案：正确。 解析：“OL”是“Over Load”的缩写，表示测量值超出了当前量程范围。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3. 万用表测量电压时，若显示屏闪烁，可能是电池电量不足。（ ） 答案：正确。 解析：电池电量不足会影响万用表内部电路的稳定性，导致显示屏闪烁或读数不准确。 4. 万用表测量交流电压时，无需考虑电压的极性。（ ） 答案：正确。 解析：交流电压的方向是周期性变化的，因此无需考虑极性。 三.常考习题练习与讲解 判断题 5.直流电压表和交流电压表在结构上完全不同，不能互换使用。（ ） 答案：错误。 解析：虽然两者设计上有差异，但部分高端仪表可能具备同时测量直流和交流电压的功能，或可通过更换测量模块实现功能转换。 6. 在测量高电压时，应使用绝缘手套和绝缘垫，以确保人身安全。（ ） 答案：正确。 解析：高电压测量存在触电风险，使用绝缘手套和绝缘垫是基本的安全防护措施。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.某直流电源输出电压标称为12V，使用一只内阻为1kΩ的直流电压表测量时，电压表示数为11.9V。求： 电压表测量引入的电压降是多少？ 若要减小测量误差，应选用内阻更大的电压表还是内阻更小的电压表？ 答案：电压降 = 标称电压 - 测量电压 = 12V - 11.9V = 0.1V 应选用内阻更大的电压表，因为内阻越大，电压表从电路中分流的电流越小，对原电路的影响也越小，从而减小测量误差。 三.常考习题练习与讲解 计算题 2.已知某交流电源的有效值为220V，频率为50Hz。求： 该交流电压的峰值是多少？ 若使用一只量程为300V的交流电压表测量此电压，是否安全？ 答案：峰值 = 有效值 × √2 = 220V × √2 ≈ 311V 安全，因为交流电压的峰值（311V）小于电压表的量程（300V）的峰值限制（实际应比较有效值或峰值与量程的关系，但此处为简化说明）。注意：实际中电压表量程指的是有效值或能安全测量的最大值，此处假设为有效值。 三.常考习题练习与讲解 计算题 3.使用一只内阻为10kΩ、满偏电流为1mA的万用表直流电压挡测量一个未知直流电压，测量结果为10V。若考虑万用表内阻对电路的影响，求： 被测电压的真实值大约是多少？（假设原电路电流很小，可忽略不计） 若要减小测量误差至1%以内，万用表的内阻应至少为多少？ 答案：真实值 = 测量值 - 电压降 = 10V - (1mA × 10kΩ) = 9V 设新内阻为R，则误差 = (电压降 / 真实值) × 100% = (1mA × R / 9V) × 100% ≤ 1% 解得：R ≥ 90kΩ 三.常考习题练习与讲解 计算题 4.某交流电压表在测量不同频率的交流电压时，发现其读数存在非线性误差。已知在50Hz时，电压表示数为220V（真实值），在60Hz时，电压表示数仍为220V，但真实值为225V。求：该电压表在60Hz时的相对误差是多少？ 答案：相对误差 = [(测量值 - 真实值) / 真实值] × 100% = [(220V - 225V) / 225V] × 100% ≈ -2.22% 一种可能的校准方法是使用标准信号源产生不同频率和幅值的交流电压，通过比较电压表读数与标准值之间的差异，调整电压表内部的校准电路或软件算法，以消除或减小非线性误差。 三.常考习题练习与讲解 计算题 1. 描述直流电压表的基本组成部分，并解释其在测量直流电压时的主要作用。 答案：直流电压表主要由测量机构（如指针、刻度盘）、分压电路、保护电路和显示装置组成。分压电路用于将待测的高直流电压降低到仪表可测量的范围内；保护电路则防止过高电压损坏仪表；显示装置则用于直观显示测量结果。在测量直流电压时，直流电压表通过测量电路中的电压降来反映被测电压的大小。 四.课内练习与讲解 2.简述直流电压表如何利用电流-电压转换原理来测量直流电压。 答案：直流电压表内部通常包含一个高内阻的分压电路和一个灵敏的电流计（或电子显示器件）。当直流电压表接入电路时，分压电路将待测电压按一定比例降低，然后送入电流计。由于电流计的内阻远小于分压电路，因此流过电流计的电流与被测电压成正比（通过欧姆定律转换）。电流计根据这个电流的大小偏转指针或显示数字，从而指示出被测电压的值。 四.课内练习与讲解 3. 请详细说明使用直流电压表测量一节干电池电压的步骤，并指出可能的误差来源。 答案：步骤：将直流电压表的选择开关置于直流电压档，并选择合适的量程。 将直流电压表的正负极表笔分别与被测干电池的正负极相连。 读取电压表的读数，即为干电池的电压值。 误差来源：选择量程不当可能导致读数不准确。 表笔接触不良或表笔间存在电阻可能引起测量误差。 直流电压表内部电阻的非理想性也可能引入误差。 四.课内练习与讲解 4.列举三项直流电压表日常保养与维护的要点，并解释其重要性。 答案：定期清洁表头和表笔，以防止灰尘和污垢影响测量精度。重要性：保持仪表清洁可以确保读数准确，延长使用寿命。 检查表笔和连接线是否完好，及时更换损坏部件。重要性：防止因表笔或连接线问题导致的测量错误或安全事故。 避免将直流电压表暴露在高温、潮湿或强磁场环境中。重要性：恶劣环境可能损坏仪表内部电路，影响测量准确性和使用寿命。 四.课内练习与讲解 5.与直流电压表相比，交流电压表在结构和功能上有什么不同？ 答案：交流电压表在结构上可能包含整流器或电子式转换器，以将交流电压转换为直流电压或可测量的交流信号。在功能上，交流电压表能够测量随时间变化的交流电压，而直流电压表则专门用于测量恒定的直流电压。此外，交流电压表通常具有更宽的频率响应范围，以适应不同频率的交流电压测量。 四.课内练习与讲解 6.简述电磁式交流电压表的工作原理，并解释为什么它能测量交流电压的幅值。 答案：电磁式交流电压表利用电磁感应原理工作。当交流电压作用于电压表的线圈时，线圈中会产生交变的磁通量。这个交变的磁通量又会在电压表的铁芯中产生交变的感应电流（涡流）。由于铁芯的磁阻随磁通量的变化而变化，因此铁芯的振动（或磁通量的变化）与输入交流电压的幅值成正比。电压表的指针或显示装置则根据铁芯的振动或磁通量的变化来指示交流电压的幅值。 四.课内练习与讲解 7.如果交流电压表测量时指针不动或摆动异常，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：指针不动： 故障原因：表笔未正确连接到被测电路。 电压表内部保险丝熔断。 表头线圈断路或游丝卡死。 解决方法：检查表笔连接是否牢固，确保正确连接到被测电路。 检查并更换保险丝（如果可更换）。 若为表头内部故障，需送专业维修。 四.课内练习与讲解 8.解释万用表上直流电压挡（DCV）和交流电压挡（ACV）的区别，并说明如何根据被测电压类型选择合适的挡位。 答案：万用表上的直流电压挡（DCV）用于测量直流电压，而交流电压挡（ACV）用于测量交流电压。两者的主要区别在于测量电路的设计，直流电压挡通常包含整流器以将交流信号滤除，而交流电压挡则能够直接响应交流信号的变化。选择挡位时，应根据被测电压的类型（直流或交流）来选择相应的挡位，并预估电压大小以选择合适的量程。 四.课内练习与讲解 本课程全面涵盖了测量直流与交流电压的核心知识点。我们深入了解了直流电压表和交流电压表的基本构造与功能，明确了它们在不同电路中的应用场景。通过探究两种电压表的工作原理，我们掌握了其测量电压的内在机制。在课程实践中，我们学会了如何正确使用直流电压表和交流电压表来测量电路中的电压，并掌握了电压表的保养与维护方法，以确保其长期准确可靠。此外，我们还认识了万用表的电压挡，并探究了万用表测量电压的工作原理，学会了使用万用表进行电压测量的方法。最后，我们掌握了万用表测量电压时可能遇到的故障排除技巧，为实际电路测量工作打下了坚实的基础。 五.课程小结 重点复习知识点： 1.直流电压表是专门用于测量直流电路中电压的仪表，具有固定的零点和满度刻度。 2.直流电压表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，通过电阻器将电压转换为电流，再使指针偏转指示电压大小。 3.使用直流电压表测量直流电压时，需选择合适的量程，将电压表并联在电路中，并注意极性连接，然后读取数值。 4.直流电压表需要定期校准和清洁表头，同时应存放在干燥、无尘的环境中，避免剧烈震动以延长使用寿命。 五.课程小结 感谢观看 $$