1.1 电气测量的基本知识（课件）-《电气测量技术》同步精品课堂（高教版）

《电气测量技术》（第4版）高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 项目1 电气测量技术的基本知识 电气测量的基本知识（第1课时） 知识目标 1.能够准确列举出常见的电气测量对象，如电压、电流、电阻、电功率、电容、电感等电学量，并理解它们在电路中的意义。 2.熟悉各类常见电气测量设备（万用表、电压表、电流表、功率表、兆欧表等）的功能、适用范围，能够根据测量需求选择合适的测量设备。 能力目标 1.能够根据给定的测量场景和要求，分析判断应采用哪种测量方法（直接测量、间接测量或组合测量；比较测量等）更为合适，并能阐述选择的理由。 2.使用常见的电气测量设备进行简单的电气参数测量操作，如使用万用表测量电压、电阻等，培养实际动手能力。 情感目标 1.介绍电气测量在现代电气领域的广泛应用，激发对电气测量知识的学习兴趣，认识到这部分知识的实用性和重要性。 2.安排一些小组讨论或课堂互动环节，培养团队合作精神和交流沟通能力，在合作中共同提高对知识的理解和运用能力。 学习目标 项目1 电气测量技术的基本知识 导入情景 01 大型电气设备检修现场 新知学习 02 一、电气测量 一个完整的测量过程,通常包含如下几个方面。 1.测量对象 电气测量的对象主要是: 反映电和磁特征的物理量,如电流(I)电压(U)电功率(P)电能(W)以及磁感应强度(B)等; 反映电路特征的物理量,如电阻(R)电容(C)电感(L)等; 反映电和磁变化规律的非电量,如频率、相位移、功率因数等。 电气测量就是借助于测量设备,把未知的电量或磁量与作为测量单位的同类标准电量或标准磁量进行比较,从而确定这个未知电量或磁量(包括数值和单位）的过程。 新知学习 02 一、电气测量 2.测量方法 根据测量的目的和被测量的性质,可选择不同的测量方法。 3.测量设备 对被测量与标准量进行比较的测量设备,包括测量仪器和作为测量单位参与测量的度量器。进行电量或磁量测量所需的仪器仪表,统称电工仪表。电工仪表是根据被测电量或磁量的性质,按照一定原理构成的。 电气测量中使用的标准电量或磁量是电量或磁量测量单位的复制体,称为电学度量器。电学度量器是电气测量设备的重要组成部分,它不仅作为标准量参与测量过程，而且是维持电磁学单位统一、保证量值准确传递的器具。 电气测量中常用的电学度量器有标准电池、标准电阻、标准电容和标准电感等。 新知学习 02 一、电气测量 除以上三个主要方面外,测量过程中还必须建立测量设备所必需的工作条件; 慎重地进行操作;认真记录测量数据,并考虑测量条件的实际情况,进行数据处理,以确定测量结果和测量误差。 新知学习 02 二、测量方法的分类 1.按被测量的测量方式分类 (1) 直接测量 在测量过程中,能够直接将被测量与同类标准量进行比较，或能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量,从而直接获得被测量数值的测量方式,称为直接测量。 例如，用电压表测量电压、用电能表测量电能以及用直流电桥测量电阻等都是直接测量。直接测量方式常广泛应用于工程测量中。 新知学习 02 二、测量方法的分类 (2) 间接测量。当被测量由于某种原因不能直接测量时,可以通过直接测量与被测量有一定函数关系的物理量,然后按函数关系计算出被测量的数值,这种间接获得测量结果的方式称为间接测量。例如,用电压表一电流表法测量电阻,就是利用电压表和电流表分别测量出电阻两端的电压和通过该电阻的电流，然后根据欧姆定律 计算出被测电阻 R 的大小。间接测量方式广泛应用于科研、实验室及工程测量中。 新知学习 02 二、测量方法的分类 2.按度量器参与测量过程的方式分类 在测量过程中,作为测量单位的度量器可以直接参与,也可以间接参与。根据度量器参与测量过程的方式,可以把测量方法分为直读法和比较法。 (1)直读法。用直接指示被测量大小的电工仪表进行测量,能够直接从仪表刻度盘上读取被测量数值的测量方法,为直读法。用直读法测量时,度量器不直接参与测量过程,而是间接地参与测量过程。 例如,用电阻表测量电阻时,从指针在标度尺上指示的刻度可以直接读出被测电阻的数值。这一读数被认为是可信的,因为电阻表标度尺的刻度事先用标准电阻进行了校验,标准电阻已将它的量值和单位传递给电阻表，间接地参与了测量过程。 直读法测量的过程简单,操作容易,读数迅速,但其测量的准确度不高。 新知学习 02 二、测量方法的分类 (2)比较法。将被测量与度量器在比较仪器中直接比较,从而获得被测量数值的方法称为比较法。例如,用天平测量物体质量时,作为质量度量器的砝码始终都直接参与了测量过程。在电工测量中,采用比较法具有很高的测量准确度,可以达到士0.001%,但测量时操作比较烦琐,相应的测量设备也比较昂贵。 新知学习 02 二、测量方法的分类 根据被测量与度量器进行比较时的不同特点,又可将比较法分为零值法、较差法和替代法三种。 1.零值法又称平衡法,是利用被测量对仪器的作用与标准量对仪器的作用相互抵消由指零仪表作出判断的方法,即当指零仪表指示为零时,表示两者的作用相等,仪器达到平衡状态。此时按一定的关系可计算出被测量的数值。显然,零值法测量的准确度主要取决于度量器和指零仪表的灵敏度。 2.较差法是通过测量被测量与标准量的差值,或正比于该差值的量,根据标准量来确定被测量的数值的方法。采用较差法可以达到较高的测量准确度。 新知学习 02 二、测量方法的分类 3.替代法是分别把被测量和标准量接人同一测量仪器,在标准量替代被测量时，调节标准量,使仪器的工作状态在替代前后保持一致,然后根据标准量来确定被测量的数值。用替代法测量时,由于替代前后仪器的工作状态是一样的,仪器本身性能和外界因素对替代前后的影响几乎是相同的,因此有效地克服了所有外界因素对测量结果的影响。使用替代法测量的准确度主要取决于替代的标准量。 新知学习 02 三、测量单位制 测量单位是确定一个被测量的标准，因此测量单位的确定和统一是非常重要的。我国国务院于 1984 年2月 27 日发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》,命令规定我国统一实行以国际单位制为基础的法定计量单位。国际单位制是 1960 年第 11 届国际计量大会通过的,其国际代号为 SI。有关国际单位制的组成和使用方法详见附录 I,这里只简介电工测量中常用的并具有专门名称的 SI 导出单位见表 1- 1)。 新知学习 02 三、测量单位制 新知学习 02 三、测量单位制 需要说明的是:工程测量中,电能单位常用的“千瓦时(kw·h)”(旧称“度”不是 SI单位。由于它很实用,所以在电能的测量中,习惯上仍然常用 kw·h 作为电能的测量单位kw·h与 SI单位中能量单位“焦(J)”的换算关系是 小试牛刀 题目 1： 下列属于电气测量设备的是（ ）。 A. 游标卡尺 B. 万用表 C. 螺旋测微器 D. 台秤 答案：B 解析：万用表是用于测量电压、电流、电阻等电气参数的设备，游标卡尺和螺旋测微器用于测量长度，台秤用于测量质量。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 以下哪种不是电气测量的目的？（ ） A. 获取电气设备的运行状态信息 B. 检查电路故障 C. 测量物体的密度 D. 为电力系统的控制和保护提供依据 答案：C 解析：测量物体密度与电气测量无关，电气测量主要围绕电气设备和电路相关参数。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 用电流表直接测量电路中的电流属于（ ）。 A. 直接测量 B. 间接测量 C. 组合测量 D. 比较测量 答案：A 解析：电流表直接测量电流，可直接读取数值，是直接测量的典型例子。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 为了测量一个未知电阻，先测量该电阻两端电压和流过它的电流，再计算电阻值，这种测量方法属于按被测量的测量方式分类中的（ ）。 A. 直接测量 B. 间接测量 C. 组合测量 D. 对比测量 答案：B 解析：同第 3 题解析，这种通过其他量计算得到电阻值的方法是间接测量。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 按度量器参与测量过程的方式分类，在测量过程中度量器直接参与比较的是（ ）。 A. 直接测量 B. 间接测量 C. 比较测量 D. 替代测量 答案：C 解析：比较测量是度量器直接参与比较的测量方法。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 以下哪种测量方法不属于按度量器参与测量过程的方式分类中的特殊测量方法？（ ） A. 零位测量 B. 微差测量 C. 直接测量 D. 替代测量 答案：C 解析：零位测量、微差测量、替代测量都属于按度量器参与测量过程方式分类中的特殊测量方法，直接测量不属于此类特殊测量方法分类范畴。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 下列关于国际单位制在电气测量中的说法正确的是（ ）。 A. 所有电气测量都必须使用国际单位制 B. 国际单位制便于国际间的交流和统一 C. 我国电气测量不使用国际单位制 D. 国际单位制只适用于理论研究 答案：B 解析：国际单位制在全球范围内被广泛使用，便于国际交流和统一，但在某些特定情况或局部应用中可能存在其他单位制并行的情况，不过总体上它具有广泛的适用性和重要性，不只是用于理论研究，我国也采用国际单位制，不过不是所有电气测量绝对只能使用国际单位制。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： 功率的国际单位制单位是（ ）。 A. 焦耳（J） B. 瓦特（W） C. 库仑（C） D. 法拉（F） 答案：B 解析：功率的国际单位是瓦特（W），焦耳是能量单位，库仑是电荷量单位，法拉是电容单位。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 按度量器参与测量过程的方式分类，有哪些特殊的测量方法？并简要说明。 答案： 特殊测量方法包括比较测量、替代测量、零位测量、微差测量等。比较测量是度量器直接参与比较的测量方法；替代测量是用已知量替代被测量，使测量仪表的状态不变；零位测量是在测量过程中，通过调整度量器使测量仪表指示为零来确定被测量；微差测量是将被测量与一个和它相近的已知标准量进行比较，测量两者差值来确定被测量。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 简述电气测量单位制的重要性。 答案： 电气测量单位制具有重要意义。首先，国际单位制便于国际间的交流和统一，使不同国家和地区的电气测量结果能够相互理解和比较。其次，统一的单位制为电气测量设备的校准和刻度提供了标准，保证了测量的准确性和一致性。例如，电阻的单位欧姆、电压的单位伏特等，在电路分析、电气设备设计和故障诊断等各个电气领域的工作中，使用统一单位制可以准确地描述和计算相关的电气参数。 尝试解答下面习题 课堂小结 03 1.直接测量：能直接从测量仪表读出被测量的值，如用电流表直接测电流，电压表直接测电压。这种方法简单直接，测量速度快。 2.间接测量：通过测量与被测量有函数关系的其他量，再经过计算得到被测量值。例如通过测量电压和电流，利用欧姆定律计算电阻。这种方法在某些无法直接测量的情况下非常有用。 3.零位测量和微差测量：零位测量是在测量过程中调整度量器使测量仪表指示为零来确定被测量；微差测量则是将被测量与一个和它相近的已知标准量进行比较，测量两者差值来确定被测量。 4.测量单位制是电气测量中不可或缺的部分。国际单位制在电气测量领域广泛应用，如电阻的单位欧姆（Ω）、电压的单位伏特（V）、电流的单位安培（A）、功率的单位瓦特（W）等。 作业布置 04 简述直接测量和间接测量在实际电气测量中的优缺点，并举例说明各自的应用场景。 请详细说明按度量器参与测量过程的方式分类中的零位测量法的原理及操作过程。 解释电气测量单位制在电气领域中的重要性，至少列举两个方面。 感谢观看 $$