一 : 98磁电式交流电压表的测量原理

如图3所示,A、B两物体间的一对相互作用的滑动摩擦力对A、B都做负功

.

统内能增加,这就是摩擦生热的道理.

误区之五:认为根据相互作用力的功的绝对值不一定相同,则认为相互作用力的冲量的大小也不一定相等.

图3

冲量是矢量,是力对时间的积累(Ft),恒力乘以作用时间就等于此恒力在这段时间内的冲量.因为相互作用力具有同时性,且大小相等、方向相反,作用时间总相等,所以相互作用力的冲量总是等大、反向.正是因为如此,所以才有系统的动量定理(系统所受合外力的冲量等于系统的动量增量)成立.

(3)相互作用力均做正功

如紧挤在一起的两个弹性球,在弹力作用下分开,在这个过程中相互作用的弹力对两球均做正功.

(4)相互作用力中一个力不做功,另一个做负功

如在水平面上滑动的物体,物体和地面间的相互作用的滑动摩擦力,对地面不做功,对物体做负功.

(5)相互作用力中一个力不做功、另一个做正功

如在外力作用下把一弹性球挤在墙角处,撤去外力后球离开墙的过程中,墙和球间的相互作用的弹力对墙不做功,对球做正功.

(6)相互作用力中一个力做正功、另一个力做负功,且绝对值不相等

如把一个小滑块无初速度放在一个正在水平面上运动的长木板上,之后它们相对滑动,在此过程中相互作用的滑动摩擦力正、负功不等

.

(7)相互作用力中的一个力做正功、另一个做负功,且正、负功的绝对值相等.

图4

磁电式交流电压表的测量原理

郑 金

(凌源市职业中专 辽宁凌源 122500)

磁电式表头是一只灵敏电流表,矩形线圈通入直流电后,在磁感线辐向匀称分布的磁场中受到磁力矩M1的作用而绕固定转动轴转动,使固定在转动轴上的指针发生偏转.在线圈转动过程中,因其平面总与磁感线平行,则磁力矩M1=NBSI=k1I将不随偏转角而改变.另一方面,线圈的转动使安装在转动轴两端的两只平面螺旋弹簧扭紧或扭松而产生一个反方向的弹力矩M2=k2??.M1与M2达到平衡时,指针偏转到确定的角度,即

??=

k1

I=kI!Ik2

如图4所示,物体A和B叠放,物体A在水平拉力F作用下A、B一起向右做加速运动,A、B间的相互作用的静摩擦力对A做负功,对B做正功,绝对值相等.

误区之四:认为系统内相互作用的两个物体之间的一对相互作用力所做功的总和恒为零.

因为相互作用力的大小相等,而相互作用力的位移不一定相等,所以相互作用力所做的正、负功的绝对值不一定相等,则相互作用力的功之和不一定为零.

由误区之三??相互作用力做功的七种情况??可知,前后两种相互作用力做功的总和为零、中间五种不为零.

相对滑动的两个物体间,正是因为相互作用的滑动摩擦力所做正、负功不同,转化成内能,才使系

这表明,测量时指针偏转的角度??与电流I成正比,所以电流表盘的刻度是均匀的.

如果让正弦交流电直接通过表头,由于电流表指针的摆动跟不上电流方向的变化,实际上指针不能偏转,因此,磁电式灵敏电流表不能用来直接测量交变电流.可行的办法是用整流元件把交变电流变换为半波脉动直流电,波形如图1所示.

当直流电通

图1 半波脉动直流电

过表头的线圈时可使指针偏转一个确定的角度,实

质是脉动直流电的平均值使线圈受到了确定的磁场力矩的作用.

在多用电表中,测量电流、电压和电阻时共用一个表头;测量直流和交流也共用一个表头.例如,直流电压表是把表头串联一个分压电阻R,如图2所示;而交流电压表是把表头接上两个整流二极管后再串联一个分压电阻RL,如图3所示.为了读数的方便,多用电表常借用直流电压的量程与刻度来标定交流电压的量程与刻度,即共用同一个刻度盘,而且让交流的有效值跟直流的数值相等,则RL与R不等.那么RL与R应有何关系呢?下面进行推导.

波等其他波形的电压的有效值或平均值.

下面通过一个具体的例子来说明如何确定RL

的数值.

?例%图3为交流电压表的原理电路图,设表头满量程电流为100 A.如果被测交流电压的值为50V,则电阻RL的值应为多大(表头的电阻和二极管的正向电阻均忽略不计)?

分析:题给交流电压的值是指有效值,即U=50V.对于同一表头的直流电压挡,当量程U=50V时,其分压电阻为

R=

==500k!Ig100 A

由于同时通过表头和电阻RL中的电流为半波脉动直流电,所以交流电压挡的分压电阻为

RL#0.45R=0.45&500k!=225k!

图2

直流电压表的原理电路图

对于直流电压表,当所测电压为Ux时,电流为

I=

UxUx

=!Ux

UgR

即对于某一量程电压U,指针偏转的角度??与待测电压Ux成正比,则直流电压表表盘刻度是均匀的.

对于交流电压表,当所测电压的有效值为Ux

时,同时通过表头和分压电阻RL的半波脉动直流的

图3 交流电压表的原理电路图

设表头的满偏电流为Ig,忽略表头的内电阻Rg,直流电压挡的量程为U,即加上直流电压U后,电流表??满偏,则R=.设交流电压挡的量程也

Ig为U,即加上有效值为U的全波正弦交流电压后,电流表??满偏.由于全波脉动直流电压的平均值为

U全=Um=U

则半波脉动直流电压的平均值为U半=

.因为平均值为

Ux

=Ux=Ux!U

x

RLRUg

I=

即对于某一量程电压U,指针偏转的角度??与待测电压的有效值Ux成正比,所以交流电压表表盘的刻度也是均匀的.

实际上,在RL#0.45R的条件下,对于同一量程的直流电压表和交流电压表所对应刻度盘的刻度是相同的,因此在多用电表中只需通过转换开关给表头串接整流二极管和适当的分压电阻,即可从直流电压挡转换到交流电压挡,而且共用同一个表头和刻度盘来读数.

流过表头的电流是半波脉动直流电,则满偏电流Ig是半波脉动电流的平均值,同时流过分压电阻RL,所以

RL=

U半

=Ig

#0.45R可见RL的数值是按交流电压表的读数为全波正弦交流电压的有效值的约定来确定的,因此交流电压表测量的都是全波正弦交流电压的有效值,而非平均值.不能测量半波正弦电压以及方波和三角

二 : 交流电压测量电路原理

交流电压测量电路

交流电压测量电路如图1所示。（www.61k.com)DT9205A采用平均值响应的AC/DC转换电路，5个交流电压量程依为200mV、2V、20V、200V、750V（有效值）。现将最高量程定为750V，是因为量程选择开关（转盘上的触片开关）S2的耐压值为1000V，该档的最大峰值电压Vp=1.414×750=1060V，同1000V已经很接近。

S2

图1 交流电压测量电路

测量交流电压时仍借用直流电压档的分压器。利用低漂移双运放TC2904中的一组运放和二极管D03组成平均值响应的线性半波整流电路。这种电路可避免二极管在小信号整流时引起的非线性误差，使输入电压VIN（RMS）与输出电压VOUT（平均值）成线性关系，适于测量0-200mV的弱交流电压。

对半波整流而言，正弦波电压有效值与平均值的关系为VRMS=2.22VMEAN.这就要求电路的电压放大倍数必须大于2.22倍，才有调整的余量。电路中的R30、R32是负反馈电阻，可将IC3偏置在线性放大区，同时控制运放的增益.现取R30=R32=100KΩ，IC3同相端的输入电阻R31=100KΩ，故电压放大倍数为

R30+R32K=1+=3>2.22 (3.4) R31

上式所得符合电路设计要求。需要注意的是IC3作同相放大器使用，目的在于提高其输入阻抗，减小对输入信号的衰减。

尽管TC2904属于低漂移运放，但考虑到AC/DC转换器的输入电压很弱，即使漂移电压很小，也可能造成测量误差，因此，需通过C10和C11起隔直作用，

交流电压 交流电压测量电路原理

不让直流成分（包括IC3的漂移电压）进入整流滤波电路。［www.61k.com)

在正半周时D03导通，D04截止，IC3的输出电流途经C10→D03→R29→R40→VR2→地（COM端），并经过R28对C09进行充电。负半周时D05导通，D03截止，电流途经地→VR2→R40→D04→C10→IC3。此时C09缓慢地放电，放电时间常数T=RINC06。RIN是ICL7106的输入电阻，其阻值极高，典型值达1010Ω，故可认为C09两端电压仍维持不变。

由R28和C09组成的平滑滤波器可滤掉交流纹波，高频干扰信号则由R37、C12构成的高频滤波除，从而获得稳定的平均值电压Vout。再由ICL7106对V0进行A/D转换。

VR2是交流电压档的校准电位器，调整VR2可使整个AC/DC转换器的电压放大倍数为2.22倍，令仪表直接显示出被测电压的有效值。

R6在电路中起保护作用.负半周时，D04为反向电流提供通路，C13是运放的频率补偿电容。R29和C13还为D05提供一个合适的偏置电压，以减小AC/DC转换器对小信号进行放大时的波形失真。

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三 : 万用表测量交流电压的原理

由于万用表的测量装置为直流微安表头，以致测量交流电压时，必须引入整流元件，构成整流系的交流电压表。万用表的交流电压挡，就是多量跟的够流系交流电压表。

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万用表的整流电路，可以采用半波整流和全波整流。经整流后的平均电流，就可以应用测直流电压的方法，来测交流电压了。由于人们总是习惯以有效值来量度交流电压，因此万用表表盘上的制度也是以有效值来表示的。正弦交流电的有效电流I与均乎电流I之比，称为波形系数以Kf来表示。对于全波整流Kf=1.11，对于半波整流Kf=2.22。

实际上的万用表交流电压测量电路，多采用半波报流方式。如图2-5所示。由因中可见，当被测交流电压正半周时，半波整疽电流经过正端于、倍增电阻R3、R2、R1、Z1，流经电流表头至负端子。当被测交流电压负半周时，z1截止，表头无电流流过，整流电流经z2、 R1、R2 R3由正端子流出。万用表中的整流器，一般采用半导体整流器。交流电压的测量，一般有下述两种方法，一种是测量交、直流电压时，共用一套倍增电阻，并在表盘上各画一条刻度线。

不过达两条刻皮线上的电压数值相差较远，所以这两条刻度线—k都要标上电压的数值。另外一种则是洲量交、直流电压时，各用一套倍增电阻，这样交、直流电压刻度就可以用同一刻度线。

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