测量电压教案

测量电压教案（精选15篇）

1.测量电压教案 篇一

上节教学了《测量电压》这节新课，再加上一节讲解课后，布置了一些相关作业，但学生普遍反映还是难，连班里最厉害的姚志远都叫着电压的作业题好错，是不是我的课堂出了问题？初想一想，还真没有找到原因。电压是初中电学的基本概念，正确使用电压表是学生必须要学会的基本实验技能。本节知识也是今后学习欧姆定律、电阻的重要基础,起着承上启下的重要作用。因此这节课教学效能如何直接影响学生对电学知识的掌握。对这部分内容的教学我对自己的评价是中规中矩。

一、关于电压概念的学习：

通过类比的方式得到电压的概念，让学生知道电压是形成电流的原因，而电源的作用就是提供持续的电压。结合实际，我还谈了干电池的型号与电荷量的关系，使他们知道一号电池与七号电池只是容量和用途的区别，其两端电压是相同的，因此，当把一号电池用七号电池代替时，对小灯泡的作用是相同的，从而加深了他们对电压的理解。通过了解人体安全电压，关注安全用电问题，懂得珍爱生命。不仅关注了学生学习的结果，更关注了学生学习的过程促进了学生的人文教育，学生的各种学习能力都得到培养。在教学中让学生形成了这样的知识类比：

水压——水流——对水轮机做功（通过水轮机做功时水流不减小）

电压——电流——对小灯泡做功（通过小灯泡做功时电流不减小）

再在此基础上让学生根据类比推断串并联电路中电压的特点，对于他们掌握电压知识还是大有好处的。

二、电压表的认识教学处理

由于有了电流表的认识与学习体验，学生们可以根据教材中提供的电压表说明书打出其中与电流表不同的地方进行探讨，这类知识的迁移对于电压表的认识与使用教学来说是非常有必要的，而且也是省时省力的。

学生能够很容易找到他们量程不不是并能够正确读取电压表的刻度；他们能够同样看到“正入负出”的要求及“快速试触”选择量程的方法，教学中完全可以一带而过；当看到“电压表必须并联在被测电路的两端时”，展开了讨论：“为什么电压表需要与被测电路并联？其在电路中是否与电流表一样相当于导线？如果与被电路串联会出现什么后果？”为此，我在黑板上用实际电路让他们看到了电压表串联后的结果，并进一步告诉他们：电压表在电路中相当于开路，串联后会造成电路相当于被开路，用电器中几乎是没有电流的。（问题1：为什么与用电器串联后灯泡不发光，电压表却测量了电源电压？）也就是说，电压表也可以直接测量电源电压而不会短路。对此，学生通过实际操作得到了印证。类比观察电流表的方法，观察电压表，并阅读电压表说明书。通过问题、阅读、讨论、和实验，自己探究并发现电压表的使用特点，不仅学到了物理知识，而且进一步认识和学习了科学探究的一般方法；通过合作探究，他们的合作意识进一步加强。

三、串并联电压特点的探究教学：

对于串并联电路的电压特点的认识其实并不是真正的难点，课堂中我让学生通过测实际测量并记录数据，让他们直接分析得出结论，孩子们都能很快的得到正确结论，即串联分电压而并联等电压。在这部分的处理上，由学生合作探究完成实验，增加了学生动手的机会，由“静”变为“动”，由观察者变为操作者，由动脑变为手脑并用。在此基础上我再提出多将实验的问题：即为什么要进行多次实验？如果实验次数过少会在实验数据中出现什么样的问题或得出什么样的错误结论？怎样进行多次实验，不同的方法（更换不同型号的灯泡方法与改变电源电压）会有什么样的数据变化？学生通过实验的反思和实验方法的调整，调动了学生学习的积极性，有利于学生观察能力、自学能力、实验能力和创新能力的提高。

而这里的难点却出现在了课堂练习上：即电压表测量的到底是哪部分电压问题。（问题2：如何判断电压表与谁并联，有没有更简洁的方法？）因为在作业题中往往是很难直接看出电压表是与谁并联的，有时还会出现由于开关的控制形成电压表的测量对象改变问题，学生们头痛不已。由于课堂容量的局限性，老师根本没有多少时间进行比较全面的问题疏理，也形成了课堂中学生一听就懂，课后一做就错的现象，应该说这是课堂教学内容与课后练习相脱节造成的。所以说，对于电压的课后练习的讲解与分析还是一个非常重要的环节，它有利于让学生对电压的知识进行更深层次的剖析。

四、反思教学：

电压的教学重点是实验与探究，让学生在实际操作中发现问题，解决问题，从而建立起关于电压的知识构成是本节课成功与否的关键。“教然后知不足”，本身感到很成功的课堂教学，也难免有疏漏、失误之处，也会有遗憾和感慨。我在教学的过程中，我给学生交流的广度和深度不够，基本上把视野投放于教材之中，踏实于教材却没有能够脱离教材，没有把知识提升到一定的高度，没有照顾到可能有不同想法的这一部分同学来进一步发表意见，师生共同探讨，以让问题进一步拓展和延伸，直接导致了学生对于本节课知识能够听懂，能够记住结论，却不能够进行拓展，举一反三，使学生的课后练习有了知识高度上的障碍。

通过教学反思的实践，需要更新教学理念，改善了自己的教学行为，提高了教学水平。让自己的教学实现朴实、高效！

2.测量电压教案 篇二

影响电源噪声测试结果的主要因素

影响电源噪声测试结果的主要因素有:在电源噪声测试中, 通常有如下几个问题导致测量不准确。

是否需要增加20MHz的滤波

过去我们在进行电源纹波测试过程中, 由于电源导致的噪声频率通常比较低, 因此通常默认需要加20MHz的滤波, 目的是滤除高于20MHz以上的噪声, 来验证主要由于电源因素引起的噪声大小。但是在实际情况下, 往往还需要验证在所有频段上电源上的噪声情况如何, 因此我们需要提前弄清楚是否需要增加20MHz的滤波。如下图所示为某DDR2/DDR3对电源纹波的要求:

量化误差

示波器存在量化误差, 通常实时示波器的ADC为8位, 把模拟信号转化为2的8次方 (即256个) 量化的级别, 当显示的波形只占屏幕很小一部分时, 则增大了量化的间隔, 减小了精度, 准确的测量需要调节示波器的垂直刻度 (必要时使用可变增益) , 尽量让波形占满屏幕, 充分利用ADC的垂直动态范围。在图3中蓝色波形信号 (C3) 的垂直刻度是红色波形 (C2) 四分之一, 对两个波形的上升沿进行放大 (F1=ZOOM (C2) , F2=ZOOM (C3) ) , 然后对放大的波形作长余辉显示, 可以看到, 右上部分的波形F1有较多的阶梯 (即量化级别) , 而右下部分波形F2的阶梯较少 (即量化级别更少) 。如果对C2和C3两个波形测量一些垂直或水平参数, 可以发现占满屏幕的信号C2的测量参数统计值的标准偏差小于后者的。说明了前者测量结果的一致性和准确性。

另外为了更加精确的测量小电压的电源噪声, 可以选择使用具有更高ADC位数的示波器, 如力科新推出的12位HRO系列的示波器。

避免使用衰减因子大的探头测量小电压

通常测量电源噪声, 使用有源或者无源探头, 探测某芯片的电源引脚和地引脚, 然后示波器设置为长余辉模式, 最后用两个水平游标来测量电源噪声的峰峰值。这种方法有一个问题是, 常规的无源探头或有源探头, 其衰减因子为10, 和示波器连接后, 垂直刻度的最小档位为20mV, 在不使用DSP滤波算法时, 探头的本底噪声峰峰值约为30mV。以DDR2的1.8V供电电压为例, 如果按5%来算, 其允许的电源噪声为90mV, 探头的噪声已经接近待测试信号的1/3, 所以, 用10倍衰减的探头是无法准确测试1.8V/1.5V等小电压。在实际测试1.8V噪声时, 垂直刻度通常为5-10mV/div之间。

对于小电源的电压测试, 我们推荐衰减因子为1的无源传输线探头。使用这类探头时, 示波器的最小刻度可达2mV/div, 不过其动态范围有限, 偏移的可调范围限制在+/-750mV之间, 所以, 在测量常见的1.5V、1.8 V电源时, 需要隔直电路 (D C-Block) 后再输入到示波器。

如图4为力科的PP066传输线探头, 该探头的地与信号的间距可调节, 探头的地针可弹性收缩, 操作起来非常方便。通过同轴电缆加隔直模块后连接到示波器通道上。

在电源噪声测试中, 还存在示波器通道输入阻抗选择的争议。示波器的通道有DC50/DC1M/AC1M三个选项可选 (对于高端示波器, 可能只有DC50一个选项) 。一些工程师认为应该使用1MΩ的输入阻抗, 另一些认为50Ω的输入阻抗更合适。

在测试中我们发现:如果使用1倍衰减的探头测试, 当示波器通道输入为1MΩ时, 通常其测量出的电源噪声大于50Ω输入阻抗的。原因是:高频电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后, 当示波器输入阻抗是50Ω时, 同轴电缆的特性阻抗50Ω与通道的完全匹配, 没有反射;而通道输入阻抗为1MΩ时, 相当于是高阻, 根据传输线理论, 电源噪声发生反射, 这样, 导致1MΩ输入阻抗是测试的电源噪声高于50Ω的。所以, 测量小电源噪声推荐使用50Ω的输入阻抗。

减少探头地环路路径

另外, 探头的GND和信号两个探测点的距离也非常重要, 当两点相距较远, 会有很多EMI噪声辐射到探头的信号回路中 (如图2所示) , 示波器观察的波形包括了其他信号分量, 导致错误的测试结果。所以要尽量减小探头的信号与地的探测点间距, 减小环路面积。

电源噪声的频谱成分分析

在准确测量到电源噪声的波形后, 可以计算出噪声的峰峰值, 如果电源噪声过大, 则需要分析噪声来自哪些频率, 这时, 需要对电源噪声的波形进行FFT, 转化为频谱进行分析。FFT中信号时间的长度决定了FFT后的频谱分辨率, 在力科示波器中, 支持业界最大的128M个点的FFT, 能准确定位电源噪声来自于哪些频率 (其频谱分辨率是同类仪器的40倍以上) 。

如图6所示为某光模块的3.3V电源的噪声。其噪声的频谱最高点的频率为311.6kHz。这个光模块输出的1.25Gbit/s光信号的抖动测试中发现了同样的312kHz的周期性抖动。在图7中可以看到, 把1.25G串行信号的周期性抖动分解后 (Pj breakdown菜单) , 发现312kHz的周期性抖动为63.7ps, 在眼图中也明显可以观察到抖动。通过这个案例说明, 电源噪声很可能导致一些高速信号的眼图和抖动变差。对电源噪声进行频谱分析, 能有效定位噪声的来源, 指引调试的方向。

在使用示波器测量电源噪声时, 为了保证测量精度, 需要选择足够的采样率和采集时间。推荐采样率在500MSa/s以上, 这样奈科斯特频率为250M, 可以测量到250MHz以下的电源噪声, 对于目前最普及的板级电源完整性分析, 250M的带宽已足够。低于这个频率的噪声可以使用陶瓷电容、PCB上紧耦合的电源和地平面来滤波。而高于这个频率的只能在封装和芯片级的去耦措施来完成了。

波形的采集时间越长, 则转化为频谱后的频谱分辨率 (即delta f) 越小。通常我们的开关电源工作在10KHz以上, 如果频谱分辨率要达到100Hz的话, 至少需要采集10ms长的波形, 在500MSa/s采样率时, 示波器需要500MSa/s*10 ms=5M pts的存储深度。

12位ADC示波器对电源噪声测量的应用价值

力科在推出其新款高带宽示波器 (45GHZ的带宽、120GS/s的采样率、768MS的存储深度) 的同时, 也在提升其低中端示波器的性能。不仅对老款型号的WaveSurfer Xs系列、WaveRunner Xi系列示波器进行了更新 (WaveSurfer Xs-B, WaveRunner 6Zi) , 新款产品不仅指标有了进一步的提升, 而且速度性能、分析能力、触发方法都有了相当程度的提升。除此以外, 为了应付电子行业越来越多的小信号的测量, 力科还划时代的推出了其12为ADC的实时数字示波器WaveRunner HRO 6Zi。具体型号和指标如下:

●有400MHZ带宽和600MHZ带宽两种型号;

●每个通道2GS/S的采样率;

●最大存储深度256MS;

●12位ADC位数 (ERES软件增强为15位) ;

●具有和高端示波器相当的速度性能、函数测量及分析功能、高级FFT运算功能、高级触发功能等。

使用12位示波器测量电源噪声等小幅度信号时可得到更好的量化误差, 信噪比更好, 能够更好的分辨出电源噪声。如图8所示为8位的示波器和12位的示波器对噪声测试结果的的对比。

参考文献

[1]GrahamM.High-Speed Digital Design[M].Howard Johnson,

[2]INTEL DDR2400/533JEDEC SPECIFICATION ADDENDUM[D]

[3]SAMSUNG2Gb C-die DDR3SDRAM[D]

[4]LECROY WaveRunner6Zi[D]

3.再探电压表内阻的测量方法 篇三

1 伏安法

原理 电路如图1所示，设电压表和电流表的示数分别为U、I，用r表示是电压表V的内阻.则有r=UI.

误差分析 从原理上讲，没有误差.但由于电压表的满度电流（电压表满偏时对应的电流）很小，会造成电流表偏转很小，从而产生很大的读数误差.

改进 在电压表上并联一个定值电阻或电阻箱，作为分流电阻，从而使电流表有较大的示数，如图2所示.设电压表和电流表的示数分别为U、I，定值电阻或电阻箱的阻值为R，则有

r=UIR-UR.

2 串伏法

原理 电路如图3所示，设电压表V和电压表V1的示数分别为U、U1，内阻分别用r和r1表示，则有r=UU1r1.

对器材的要求 要求已知电压表V1的内阻，另外，两表满度电流相近.

创新点拨 由于已知电压表V′的内阻，故电压表V′相当于一只电流表，如图4所示.

3 并伏法

原理 电路如图5所示，设电压表V和电压表V1的示数分别为U、U1，R是电阻箱的阻值，电压表V的内阻用r表示，则有

r=UU1-UR.

对器材的要求 要求电压表V′比V的量程稍大或差不多.

创新点拨 由于能求出加在电阻箱上的电压，故能求出通过它的电流，电阻箱在这里相当于一个电流表.如图6所示.

例题 量程为3 V的电压表，其内阻约为3 kΩ，现要求测出该电压表内阻的值，并有尽可能高的测量精确度，现有下列器材

请选用给定的一些器材，设计两种易于操作的实验方案，画出实验电路，简要说明需要测量的物理量并写出测量结果的表达式.

复习与解

方案Ⅰ 由于待测电压表的满度电流约为3 V/3 kΩ=1.0 mA，故可以选择伏安法，电路如图7所示.

闭合电键，调节R2，使电压表V和电流表A1示数均较大，读出它们的示数分别计作U和I，则电压表内阻为r=UI.

方案Ⅱ 由于电源内阻很小，而电压表内阻约为3 kΩ，所以把电压表串联一个电阻接到电源上，电源的路端电压可认为等于电源的电动势，这种方法相当于前面讲到的并伏法，电路如图8所示.

闭合电键，调节R4，使电压表V示数较大，读出其示数为U，读出电阻箱的阻值R4，则电压表的内阻为r=UE2-UR4.

练习 现有器材如下：电池E：电动势3 V，内阻约1 Ω；电压表V1：量程30 V，内阻约为30 kΩ；电压表V2：量程3 V，内阻约为3 kΩ；电压表V3：量程2.5 V，内阻约为2.5 kΩ；电阻箱R1：最大阻值9999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω；滑动变阻器R2：最大阻值为50 Ω；电键S，导线若干.

（1）用如图9所示的电路，测定其中某只电压表的内阻.实验中，要读出电阻箱的阻值R1，两只电压表的示数U、U′，请用所测物理量写出所测电压表内阻的表示式rg=________________________________________.

（2）在题中所给的三只电压表中，能用如图所示电路较准确地测出其内阻的电压表是________________________________________.

参考答案 （1）因为R1与电压表串联，电流相等，故有U′-UR1=Urg，即rg=UU′-UR1.

（2）本实验采用并伏法测电压表内阻，要求待测电压表V的量程，不能比电压表V′的量程大得太多，否则会造成电压表V′示数过小.故能较准确测出内阻的电压表是：电压表V2和电压表V3.

通过对电流表、电压表内阻的测量的方法的探究，我们不难得到几点启示：

启示一：在已知电压表内阻时，电压表可以当电流表用，如串伏法测电压表的内阻时，电压表等同于电流表；已知电流表内阻时，电流表可当电压表用，如并安法测电流表内阻时，电流表等同于电压表.

启示二：在已知电阻箱或定值电阻的电压时，电阻箱或定值电阻可以当电流表使用，如并伏法测电压表的内阻；在已知电阻箱或定值电阻的电流时，电阻箱或定值电阻可以当电压表使用，如串安法测电流表内阻.

4.测量电压教案 篇四

随着电力系统体制改革的深化，厂网分家的模式已初步形成。发电厂上网电量及电网间电量交换的精确计量直接关系到结算双方的经济利益，因此减小电能计量装置的综合误差是十分重要的。实际测试的结果表明，电能计量综合误差中电压互感器（TV）二次加路电压降引起的计量误差最为突出，大约占电费收入的1%-2%甚至更多，电费数百万元。为减小该 误差，目前普遍通过铺设测试电缆进行压降的检测，再通过电压器进行跟踪补偿。这种方法测量功能有限，而且需要铺设很长的电缆，在距离远、地形复杂的地方甚至无法进行，这类装置使用麻烦且不能实现在线监测。因而开发种测量精度高、无需铺设专用电缆、具有远程通信功能的新型电压互感器二次回路压降自动跟踪补偿及监测装置很有必要。

(本网网收集整理)

基于全球卫星定位系统（GPS）的电压互感器二次线路压降自动跟踪补偿装置能很好地解决以上问题。装置以GPS信号作为TV二次线路两端数据采集的同步信号，同步测量TV输出端口和电能表输入端口的电压向量，结合锁相倍频技术，使系统的准确性和稳定性得到保证；并以电力线载波通信的方式进行数据通信，免去了铺设电缆的麻烦和安全隐患；通过D/A转换实时进行电压补偿，从而达到自动跟踪补偿的目的。

1 自动跟踪补偿装置的总体结构

系统结构如图1所示。

基于GPS的电压互感器二次线路压降载波式自动跟踪补偿装置由测量主机和测量从机两部分构成。主机除了测量二次仪表输入口的电压参数以外，还向从机发送控制命令并接收测量数据，计算二次线路压降，通过D/A转换输出补偿电压，通过串口与上位机通讯实现远程监控和数据共享。从机结构与主机类似，只是没有D/A补偿模块，它能与主机通讯，按主机命令对TV输出端口的电压参数进行测量，并将实时数据及时地发送到测量主机。

5.电压表教案 篇五

1)电压表的连接

通过大家的努力,我们对电池及电压已有所了解。如果老师现在有几节不同的电池,由于不小心将电池上标称的电压值磨掉了看不清楚,但必须知道其电压值是多少,大家可以帮助我吗? 我们可以利用电压表测量电池的电压，电路中电流的大小用电流表测量，电压的大小可以用电压表来测量。

1.a)b)c)认识电压表

该电压表的零刻度线在表盘的最左端。

该电压表有三个接线柱，两个量程。一个公共的“-”接线柱和两个“+”接线柱。使用“-”和“3”两个接线柱时，量程是3 V，刻度盘上每一大格表示“1 V”，每一小格表示“0.1 V”；使用“-”和“15”两个接线柱时，量程是15 V，刻度盘上每一大格表示“5 V”，每一小格表示“0.5 V”。电压表中间的旋钮可以调零。

电压表读数（二要、一不、二看清）

二要：电压表要并联在被测电路的两端，要使电流从电压表的“+”接线柱流入，从电压表的“-”接线柱流出。

一不：被测电压不能超过电压表的量程。

二看清：读数时一要看清电压表所用的量程；二要看清每一小格所表示的数值。d)2.a)

b)c)

小结

板书

注意：如果正、负接线柱接反了，指针会反向偏转，即向没有刻度的方向偏转。如果被测电压超过了电压表的量程，电压表的指针可能会超出刻度盘上的刻度线。

注意：如果正、负接线柱接反了，指针会反向偏转，即向没有刻度的方向偏转。如果被测电压超过了电压表的量程，电压表的指针可能会超出刻度盘上的刻度线。

习题：

1.在图所示的电路中，开关闭合后，会出现的情况是（）

A．电流表鱼电压表都被烧坏 B．电流表与电压表都不会被烧坏 C．只有电压表会被烧坏

D．电流表、电源可能会被烧坏

6.16.1电压-教案 篇六

16.1电压 昌吉市第七中学课堂教学设计

执笔教师：李宣君

学科：九上物理

课题：16.1电压 教学目标： 知识技能：

（1）初步认识电压，知道电压的作用，电源是提供电压的装置；（2）知道电压的单位，能对电压的不同单位进行换算；（3）记住干电池、家庭电路及人体安全电压的电压值；

（4）知道电压表的用途及符号,会正确使用电压表,能正确地读出电压表的示数。过程与方法：通过实验观察小灯泡亮度的变化,获得电路中电流的强弱信息,使学生具有初步的观察能力、分析和推理的能力。

情感态度与价值观：通过对学生正确使用电压表技能的训练使学生学会阅读说明书,养成严谨的科学态度和工作作风。

教学重点：建立电压的初步概念；通过实验观察理解电压的作用.教学难点：电压表的正确选择、连接及读数。教学环节 课时1，11.9

一、前置性学习

提高：电与我们的生活息息相关，“电压”这个词听起来也不陌生，你们知道哪些有关电压的知识呢?（一节干电池电压1.5 V、我们家里生活电路中的电压是220V„„）

二、交流前置学习

（一）电压

1、［探究］什么是电压？

（1）给一节干电池、1个小灯泡、1个开关、若干导线，如何让灯泡亮起来？（学生动手做）（2）取走干电池,补上一段导线,再闭合开关,请同学们观察小灯泡是否亮？（小灯泡不亮）（3）导线和灯丝都是金属制成的,不是有大量自由移动的电子吗?为什么灯不发光呢?（只有电子产生了定向移动,才能形成电流,小灯泡才会发光，取走电源,换上导线,导线中虽然有大量的自由电子,但不发生“定向”移动,所以没有电流,小灯泡不亮）

（4）电路中有电流的关键是什么？（必须有电源,才能使电路中的自由电子产生定向移动,电路中才会有电流）

（5）小结：电压是使电路中形成电流的原因,而电源是提供电压的装置。（6）［想想做做］改变电路中接入的电池的多少,请同学们仔细观察,灯泡的亮度相同吗?（接入两节电池时比用一节电池时灯亮，也就是说用一节电池做电源和两节电池做电源的电压不同,不同的电压产生的效果不同）

（7）电源的电压越大,电路中的电流就越大,灯泡就越亮。说明电压是有大小的。

2、电压的符号及单位

（1）电压用什么符号表示？（“U”）（2）电压的单位是什么？ 电压的单位是“伏特”，简称为“伏”，单位符号是“V”。电压常用的单位还有：毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）。它们之间的换算关系是： 1 kV=103 V mV=10-3 V μV=10-6 V.（3）请同学们打开课本P5，阅读书中小数据，了解常见电压值，记住干电池的电压值.人体安全电压值及家庭电路的电压值.将数据中以千伏、毫伏为单位的数值化成以伏特为单位，以伏特为单位的数值化成以千伏或毫伏为单位［师］同学们精彩的回答,说明大家对电压的概念已有所掌握.哪位同学还知道电压的代表符号及单位是什么?（4）同学们已经知道电池有电压，在闪电的云层间也会有很高的电压，以前的学习中大家还了解过“生物电”，生物体内也会产生电压吗？（投影：电鳐、电鳗）

三、互助探究

（二）怎样连接电压表

1、电路中的电流用什么来测量？怎样连接？连接时要注意什么事项？

2、电流用电流表来测量，那么电压用什么仪器来测量？（电压表）

3、认识电压表和电流表：表盘上标有字母“A”的是电流表，因为电流的单位是安培（A），电路中电流表符号是A；表盘上标有字母“V”的就是电压表，因为电压的单位是伏特（V），电路中电压表符号应该是V。

4、［投影］“电压表”

请同学们观察如投影所示的电压表，根据以前学过的电流表的知识，认识电压表。电压表有几个接线柱？几个量程？

①该电压表的零刻度线在表盘的最左端。

②该电压表有三个接线柱，两个量程。一个公共的“-”接线柱和两个“+”接线柱。③使用“-”和“3”两个接线柱时，量程是3 V，刻度盘上每一大格表示“1 V”，每一小格表示“0.1 V”；使用“-”和“15”两个接线柱时，量程是15 V，刻度盘上每一大格表示“5 V”，每一小格表示“0.5 V”。

④电压表中间的旋钮可以调零。

5、如何使用电压表呢？

请同学们仔细阅读教材P5-P6“使用说明书”，回答书中提出的问题，总结出电压表使用的一般规则。①电压表必须与被测电路两端并联；②必须让电流从电压表的“+”接线柱进入，从“-”接线柱流出；③在测量时不能超过电压表的量程。

6、［投影］

（1）如果正、负接线柱接反了，会出现什么现象？

（2）如果被测电压超过了电压表的量程会出现什么现象？（3）如果事先不能估计被测电压的大小，应怎样选择量程？

8、怎样在电压表上读数？

首先应该看清选用了电压表的哪个量程，知道满刻度表示的电压值。第二，要看清该量程下一大格表示的电压值是多少？每一大格又分成了几个小格，每一小格表示的电压值是多少？第三，看清测量时，指针停在哪个大格，哪个小格上.然后读出来。

如果指针没有指在刻度线上，而是指在两刻线之间，该如何读数呢？

电流表、电压表都不需要估读.测量时，指针的位置离哪条刻线近，就按哪条刻线算.四、总结归纳

学生总结：本节课的知识 点，并能解决实际问题。

五、课后作业：

作业本:书P59（1、2、3、4）练习册：P29、30 课时2，11.11

一、作业本作业交流与订正

1.课堂上留给学生10分钟作业交流订正时间。

二、练习册作业交流

1.请各组学生在组长的带领下，交流练习册习题（15分钟）

2练习册的P29的例2,3和P30的3、4、7属于重点问题，教师帮助理解，学生可以自由答、补充。（15分钟）

4、课后作业

7.串联锂电池组电压测量新方法 篇七

串联锂电池组广泛应用于手携式工具、笔记本电脑、通信电台以及便携式电子设备、航天卫星、电动自行车、电动汽车、储能装置中。为了使电池组的可用容量最大化并提高电池组的可靠性,电池组中的单体电池性能应该一致,从而需对单体电池进行监控,即需要对单体电池的电压进行测量。

1 不同端电压测量方法比较

人们在研究锂电池监测系统过程中,提出了许多串联电池组单体电池端电压测量方法。主要有以下几种:

1.1 直接采样法

直接采样法采用线性运算放大器组成线性采样电路[1,2],经模拟开关选通要采样的通道,后经电压跟随器送入嵌入式微处理器,但是该电路存在电阻匹配和漏电流的缺点。

1.2 V/F转换法

V/F转换法在多路输入信号的选择上采用模拟开关进行选通[3],在模拟信号的转换上用可编程定时器的V/F转换器。但采用V/F转换作为A/D转换器的缺点是响应速度慢、在小信号范围内线性度差、精度低。用光电隔离器件和大电解电容器构成采样、保持电路来测量电池组中单只电池电压。此电路缺点是在A/D转换过程中电容上电压会发生变化,导致测量精度降低,并且电容充放电时间及晶体管和隔离芯片等器件动作延迟导致采样时间较长。

1.3 浮动地技术测量电池端电压

由于串联在一起的电池组总电压达几十伏,甚至上百伏,远远高于模拟开关的正常工作电压,因此需要使地电位随测量不同电池电压时自动浮动来保证测量正常进行[4]。该方法虽然可以达到较高的测量精度,但是地电位经常受现场干扰发生变化,不能对地电位进行精确控制,影响整个系统的测量精度。

在比较了以上各种方法的基础上,本文提出了一种测量端电压的新的方法。与以往的方法相比,采用光电继电器,解决了漏电流的问题,并且重新设计了投切电路,使其所需的光电继电器的数量比参考文献[1]和[5]减少一半,减小了体积,成本大大降低。

2 电压测量电路设计

为了不将噪声引入单片机系统。采用线性光耦HCNR201将噪声信号与单片机系统隔离开来。电压测量电路如图1所示。

电路主要由线性光耦HCNR201和运算放大器组成,其中为第n节电池的正极电压,为第n节电池的负极电压,Vn为第n节电池的电压。在隔离电路中,通过调整R1来调节初级运放输入偏置电流的大小,C起反馈作用,同时滤除了电路中的毛刺信号,避免HCNR201的铝砷化镓发光二极管LED受到意外的冲击。R3可以控制LED的发光强度,从而对控制通道增益起了一定作用。因此电阻R1、R2、R3的选择是有限制的。

由图1可得:

式中VD1为D1的正向压降。

因为I1≈0.004 8If,所以将式(2)代入式(3),可得:

则:

令R1=208.33R3,则:

因为R3=(VO1-VD1)/If,将公式(6)代入上式:

由图1得:

由图1及公式(2)得:

令Vout=Vin,则:

由于器件参数的离散性,I1近似等于0.0048If,K3=I2/I1≈1,又因为K3=I2/I1,所以R2=R1,但R1、R2、R3尚需在估算值附近调整,力求获得最佳线性度。光电导模式下的电压测量Pspice仿真曲线如图2所示,取R1=100kΩ,R2=100kΩ,R3=200Ω,进行Pspice仿真,当电池电压从0 V到5 V变化时,测量电路有相当高的测量精度。

3 测量电路及工作原理

由于系统由8节锂电池串联组成,如果直接测量8节锂电池的电压,运放的输入电压将高达三十几伏,这已超出绝大多数运放的工作范围。

针对目前应用比较广泛的8串锂电池组,本文通过采用一种新电压测量电路,大大减小了测量电路点的体积和成本。测量电路如图3所示。通过光电继电器将单节电池的电压直接投切到测量电路输入端,并且浮动测量电路的地使其与被测单体电池具有相同的地电位。这样就解决了直接测量时输入电压值最高不会超过5 V,串联电池组输入电压过高的问题,同时由于省去了飞跨电容,在A/D转换过程中电压波动小,提高了测量精度。

图3中的开关S 0~S 1 2对应于光电继电器RELAY0~RELAY12。测量第一节电池(BT1)两端电压时,闭合RELAY0、RELAY1、RELAY9、RELAY10。测量第二节电池(BT2)两端电压时,闭合RELAY1、RELAY2、RELAY11、RELAY12。以此类推,被测量的单体电池不同,所需闭合的光电继电器也需跟着相应地改变。两个运放选用高精度运放OP07以提高测量精度。运放AR1通过15 V直流电源供电且此直流电源地随着测量电池的改变而改变,以确保运放正、负两端的电势差为固定的15 V。光电继电器(RELAYn)选用松下公司的AQW21OEH,结构如图4所示。

AQW21OEH光电继电器为2集成器件,一个芯片可以实现2个开关的作用,通过控制端来控制开关的通断。但是应该注意的是,由于光电继电器开关有一定的导通内阻,所以在选择电阻时应作一些调整,否则会造成一定的测量误差。

4 结语

本文提出了一种串联锂电池组电压测量新方法,它的硬件电路主要由线性模拟光耦,光电继电器和高精度运放组成,通过使用光电继电器投切的方法将单体电池的电压投切到测量电路,解决了电池测量中漏电流的问题。相对于以往的投切电路而言,这种电路拓扑使用的光电继电器数目可减少近一半,大大地降低了成本,具有很好的实用价值。

参考文献

[1]Garrett D B,Stuart T A.Transfer Circuit for Measuring Individual Battery Voltages in Series Packs[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,2000,36(3):933-940.

[2]李树靖,林凌,李刚.串联电池组电池电压测量方法的研究[J].仪器仪表学报,2003(z1):212-213.

[3]张利国,蒋京颐.一种串联蓄电池组电压巡检仪的设计[J].现代电子技术,2006,29(20):7-8.

[4]刘和平,张小东,郑群英,曾光群.纯电动汽车电池组多路抗共模电压测量系统[J].自动化技术与应用,2008,27(5):97-99.

8.测量电压教案 篇八

关键词：电压互感器二次回路；超高压系统；接线分析；电气测量

中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、引言

二次电压是从电力系统在传感器的帮助下把一次电压按照变比进行缩小，缩小成可以在保护和测量等装置进行使用的二次电压，使一次高电压与二次设备进行隔离。对电压互感器的二次回路的接地点的位置和选择是非常重要的，如果说电压互感器不能对一次系统进行反映，功率方向的元件很有可能会发生误动和拒动，这样的情况很有可能会对整套方向上保护动作的正确性造成误导，从而对整套电力安全系统造成严重的影响。

二、超高压系统的继电保护电压传感器二次回路

在超高压系统中，电压互感器是供继电保护使用的，这种电压互感器的二次绕组一共有两个，其中一个之二次绕组（按星形接线连接），它的电压是100V，额定电压是57.735V，另外一个是三次绕组，与大电流系统进行接线，额定电压是100V，与小电流进行接线的额定电压是100/3V。我们一般比较常见的是电压互感器中的二、三次绕组接线方式，如图所示。

图1和图3中电压互感器主要是用某一相的“头”引出L相。其中的某一相可以作为N相的端子，这就是“三次尾接地”接线方式，如果系统发生了单相接地的故障，这种接地方式中的三次绕组就会输出ULN电压的相位，这样的相位正好可以与发生故障之前的电压相反。ULN与3U0相同。在危机白虎装置中，零序功率的方向元件的最大灵敏交应该去程—1100，这样的情况下，电压互感器危机保护装置中就可以由L接到三次电压输入的端子上。

图2和图4是“三次头接地”的接线方式，如果系统发生了单相的接地故障，这种接地方式就会由三次绕组输出ULN电压的相位，这样输出的相位与发生故障之前的电压相位是相同的，ULN与3U0相反。电压互感器的L在微机保护装置中由L接到三次电压输入的端子上。电力部颁布了相关的规定，在规定中指出了互感器中二次回路的引入线和三次回路之间的部分引入线必须是分开的，不可以公用。这样的规定颁布以后，像图1到图4中的电压互感器的N2和三次绕组的N3就会在端子排处合并成一个N600，同时接地，这样的端子排被我们称为“TV汇集端子排”，端子排到TV之间的回路被我们称为“二个N回路”，另外，我们将端子排到TV之间的这个回路称为“一个N回路”。所以，这样的电路中如果出现了N、L接线相反的情况或者出现了短路的情况，对ULN电压工作的保护装置的正确性会产生直接的影响。

大电流的接地系统是在额定电压的情况下进行的，如果说在母线的安装处出现了A相的接地故障，二、三次回路的接线是正确的，在保护电路的安装处电压就相量就会被测量出来，呈现三次绕组回路“尾接地”二次绕组中性线接地的接线方式，如果二、三次绕组的回路是正常的，系统中A相发生了接地的故障。如果电压互感器呈现三次绕组回路“头接地”，二次绕组中性线接地的接线方式，在这种情况下，在系统中A相发生的金属接地的故障。

如果在“一个N回路”中出现了L和N之间接反了的现象，如果出现了在电压互感器的安装处出现了金属接地的现象，在保护装置中就会测量到电压相量图，在“一个N回路”中如果出现了N与L之间接反了的现象，“一个N回路”中L与N之间接反的现象发生以后，在保护装置中计算、测量出来的电压相连就会发生相应的变化，保护装置中的ULN电压就会和输出的相位呈现相反的状态。如果保护装置中测量到的电压相和电压互感器开口三角所输出的电压与电压互感器输出的线电压之和。如果说大电流接地系统中出现了金属接地的相关故障，这是电压互感器输出的A相电压是0，B、C之间的相电压是57.73V，这时开口三角输出的电压是100V，保安胡专职测量和计算出来的电压以及相位之间的关系就可以直接用相量图标是，省略掉其中具体的计算过程。

三、结束语

综上所述，在“一个N回路”中，如果出现了短路的现象，系统也出现了故障，主要会发生的情况有下面的四种：第一种，保护装置选用ULN工作的保护装置，这样的使用会使零序功率的相关方向元件判反方向；第二种，保护装置选择自产的3U0的保护装置，这样的保护装置测出来的电压值会比ULN的电压大的多；第三种，电压互感器使用三次绕组的“尾接地”的接线方式，这是的3U0相位与正确的位置正好是相反的，电压互感器选用三次绕组“头接地”的接线方式，3U0的相位和正确的相位是相同的；最后一种就是保护装置测量到的相电压和相位都发生了非常明显的变化，相电压工作的保护正常工作会受到相应的影响。

参考文献：

[1]卜黎玲.浅谈电压互感器二次回路接线试验方法[J].装备制造，2009（08）.

[2]李志兴，许志华.电压互感器二次回路接地点的分析[J].电力自动化设备，2010（10）.

9.高一物理电压教案2 篇九

一、教学要求

1． 知道电压的作用及其符号； 2． 知道电压的国际单位——伏；

3． 知道干电池、家庭电路、及对人体的安全电压值； 4． 会正确地使用电压表，能正确地读数；

5． 通过比较电流表电压表命名用上的异同之处，达到会使用它们的目标。

二、教学重点

难点

1． 正确地使用电压表是本节的重点； 2． 对电压概念的正确理解是本节的难点。

三、教学过程 1． 复习提问

a． 电流强度的概念是什么？

b． 串联和并联电路中的电流各有什么关系？ 2．新课讲解（1）引入课题

师问：我们知道电荷的定向移动形成了电流，那么是什么原因使电荷作定向移动的呢？实际上是因为电路中的电源的两极上存在着一定的电压。（板书课题）（2）电压是什么？

师：为了更好地认识电压的作用，先研究水流是怎样形成的。

引导学生阅读课本P22页图16—18和图16—19以及“读读议议”的内容。师问：打开阀门以后，水从A经叶轮流至B形成水流的原因是什么？

生：是因为容器C的水面高度比D高。根据压强的的知识，水管两端就会有一定的水压差，也就是“水压”这是形成水流的原因。

师问：能否设法使水不断由A流向B呢？抽水机的作用是什么？

生：能，抽水机的作用是保持C和D之间有一定的高度差，从而维持水管两端一定的水压，使水管中形成持续的水流。

师：在实际的电路中，与此相类似，电池的正极有多余的正电荷，电池和负极有多余的负电荷，在电池的两极之间就产生电压。闭合开关，电动体中的正电荷就在电压的作用下做定向移动形成电流，正电荷的运动方向是沿着电源的正极经过导线，用电器等流到电源的负极。

看下图：由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，那么电路的自由电子就会在电源正极正电荷的吸引和电源负极负电荷的排斥作用下，做定向移动，形成电流。

〈板书〉：电压是形成电流的原因。

教师引导学生阅读课本了解电源在电路中的作用是：保证正、负极上的电荷不断聚集，维持正、负极间有一定的电压，从而使电路中有持续的电流。师问：电路中有了电源，是否一定会立即形成持续的电流呢？ 师生共同讨论后得出：不一定，还必须构成通路。

〈板书〉：电路中形成持续电流的条件是：

a．电路中有电源；

b．电路必须是通路。（3）电压的单位

教师引导学生阅读课本P23页“读读议议”了解以下内容： a． 电压用字母U来表示；

b． 电压的国际单位是伏特，简称为伏，符号为V；〈板书〉 c． 电压的其它单位有千伏（KV）、兆伏（MV）、毫伏（mV）、微伏（μV）及它们与伏（V）之间的换算关系。〈板书〉 d． 常见的几种电压值。（4）电压的测量

师：在确切地知道实际电路中某个用电大两端的电压是多少伏，那就必须进行测量。〈板书〉电压的测量。

师：在实验室中，测量电压的仪表叫电压表，刻度盘上标有V的电压表，表示测出的电压示数以伏为单位。

教师出示电压表，让学生观察思考课本上的问题：

每个接线柱上有什么符号或数字？它们分别表示什么意思？电压表各有什么量程？对于不同量程，每个量程的最小分度值各代表的电压是几伏？（由于学生有学习使用电流表的经验，所以这些问题回答起来并不困难）。

然后让学生自己阅读课本P24页的电压表的使用说明书，并在教师引导下对电压表的使用注意点进行归纳如下：

a． 校零——（与电流表一样）

b． 并联——电压表必须并联在待测电路的两端；

c． 正负——电流从电压表的正接线柱流进，负接线柱流出；

d． 量程——不充许超过它的量程，以及在不超过其量程的情况下尽量使用小量程等； e． 允许——允许将电压表直接在电源两端，这时测量电源电压。最后让学生自己操作用电压表测电压。（5）巩固新课：

概述本节课所学的主要内容（6）作业：

1． 阅读“电压”一节课文；

2． 比较电压表和电流表使用上的异同点； 3． 预习下节“用电压表测量电压”一节课文； 4． 完成P25页作业4；

10.八年级上册物理电压教案 篇十

一、前提测评：

复习电流、电路知识，为新课做准备

二、导学达标：

引入课题：电荷的运动是靠什么做动力的呢?……电压 进行新课：

1、电压：电压的作用就是使电荷做定向运动。

产生电流的两个因素是： 有电源

电路必须闭合

其中电源的作用就是提供电压：导体要产生电流，它的两端就要有电压，电压是形成电流的原因。

(1)、符号：U

(2)、单位：伏特，符号V，

还有千伏(kV)、毫伏(mV)

1kV=1000V 1V=1000mV

例：U=220V=

2、电压的测量：用电压表，符号V

(1)、电压表的结构：接线柱、量程、示数、分度值

(2)、电压表的使用：

电压表必须和用电器并联(等于一断开的开关)

电压必须红接线柱接正极，黑接线柱接负极。 选择合适的量程(如不知道量程，应该选较大的

量程，并进行试触。)

边讲边演示一遍

(3)、读数： 确定量程……选择示数

确定分度值……

读数，写上单位

例：投影图片……让学生读数

11.测量电压教案 篇十一

直流场单极除了高压直流母线电压(Ud H,额定值800 k V)、中性直流母线电压(Ud N,额定值0 k V)两个电压监测点外,还有一个高、低端阀组间中压直流母线电压(Ud M,额定值400k V)监测点,如图1所示。

中压直流母线电压Ud M,作为高端阀组低压侧和低端阀组高压侧的电压,在阀组控制系统中参与电流差值和电压差值的计算,得出触发角;在阀组保护系统中直接作为换流器开路(直流过压)保护判据使用量。若Ud M测量数据异常, 对控制和保护系统均会造成影响。本文根据楚穗直流两起实际发生的Ud M测量数据异常造成高低端阀组过压保护动作、电压控制功能异常进而引发直流闭锁事件,分析了Ud M测量数据异常原因及相应改进措施。

1直流场中压母线电压

1.1在控制系统中的作用

正常运行时,整流站处于电流控制模式, 它是通过计算目标电流与实际电流差值,控制触发角大小的控制模式。由于高低端阀组串联, 高低端组控的电流参考值由极控同时下发,大小相等。在进入组控后还需要考虑电压平衡控制模块输出的电流调制量的调节。阀组电压平衡控制功能输出值,它采集一个极的两个串联阀组的出口电压,根据两个串联阀组的出口电压差对电流参考值进行修正,从而保持两个串联阀组运行电压差一致。

正常运行时,高低端两个阀组的直流电压相等。Ud M测量异常将偏离400 k V,如Ud M偏小, 控制系统判定两阀组直流电压不平衡,则高端阀组输出电压Ud H-Ud M大于低端阀组输出电压Ud M- Ud N,控制触发角的调节器输出为正,此输出取反后送给高端阀组控制系统,使高端组控的电流参考值减小,以增大高端阀组的触发角,使高端阀组电压降低;送给低端组控值为正,使低端组控的电流参考值增大,以减小低端阀组的触发角, 使低端阀组电压升高。

同理,若Ud M偏大,低端阀组增大触发角数值, 高端阀组减小触发角数值。高低端阀组控制系统的一升一降导致两阀组的角度差的出现。此时, 高低端阀组运行在不同的触发角状态下,整流产生的谐波次数幅值均不同,叠加后在Ud M测点处出现高电压,危及设备绝缘。

一般而言,测量、保护、监控系统均配置双套, 两套测量系统对应两条数据总线TDM,TDM 1的数据被控制系统1和保护系统1使用,TDM2的数据被控制系统2和保护系统2使用。若任一测量系统故障,监控系统能迅速自动切换至另一正常测量系统。

1.2在保护系统中的作用

阀组过压保护判据直接用到了Ud M值,具体如下。

Ⅰ段判据:当高端阀组Ud H-Ud M> 0.515 p.u且Idc H= 0,或低端阀组Ud M-Ud N> 0.515 p.u且Idc H= 0, 延时40 ms闭锁阀组;

Ⅱ段判据:当高端阀组Ud H-Ud M> 0.52 p.u, 或低端阀组Ud M-Ud N> 0.52 p.u,延时1 000 ms闭锁阀组;

Ⅲ段判据:高端阀组Ud H-Ud M> 0.775 p.u,或低端阀组Ud M-Ud N> 0.775 p.u,延时40 ms闭锁阀组。

由此可见,若Ud M测量值出现异常,将直接导致保护动作误闭锁阀组,对直流输电影响极大。 在工程实践中同时运行的两套保护,当其中一套保护元件判据满足定值时,在保护逻辑上采取了出口前预告警并切换TDM总线的处理方式,采用另一总线数据若判据仍然满足,该套保护才会动作出口,保证了单一测量系统故障不应导致保护误动作。

2实例分析

Ud M偏低引起高端阀组跳闸案例

楚雄换流站极Ⅰ双阀组金属回线方式运行,极Ⅰ高端阀组第二套保护Ud M从373 k V瞬时跌落至160 k V,保持1.028 3 s,在这段时间内Ud H的值为772 k V,Ud H和Ud M做差值,(Ud H-Ud M)>0.52 p.u(416 k V),满足保护定值。

根据设计原理,单一测量系统故障不应导致保护误动作,为此,在保护逻辑上采取了出口前预告警并切换TDM总线的处理方式。从TFR录波(图2)可见,在极Ⅰ高端阀组第二套保护发出ESOF(紧急停运)命令前,切换了TDM总线, 但是保护系统2的Ud H-Ud M值仍没有反应实际情况,满足保护动作条件,预告警延时结束后,发出ESOF命令,闭锁高端阀组。

经检查极Ⅰ测量的两套测量系统屏,未发现测量设备告警,光纤通道指示灯也正常,初步可以排除测量屏内板卡和光纤通道异常,排除以上可能,则故障范围缩小到极Ⅰ 400 k V母线分压器。分压器内的3块OPT5(光电传感器)分别送测量系统1、测量系统2和备用,用万用表测量三块OPT5对应的电压值,发现测量系统2的OPTO5已损坏,接入备用OPT5后测量值恢复正常。

通过分析保护逻辑可知,保护达到延时前3ms的时候发预告警进行测量系统切换。但是,在测量系统切换之前,Ud H和Ud M的差会经过256个周期的求平均值处理,已经达到一个稳定值, 测量系统切换后的3 ms不足以将256个周期的平均值降下来,没有及时跟随切换后的Ud M实际值, 导致保护在测量系统切换后仍动作出口,造成单阀组或单极闭锁。

3结束语

楚雄站极Ⅰ高端阀组过压保护到达延时前3ms的时候发预告警进行测量系统切换。在切换之前,Ud H和Ud M的差经过256个周期的求平均值处理,已经达到一个稳定值,测量系统切换后的3 ms不足以将256个周期的平均值降下来,导致保护仍动作出口,造成阀组闭锁。将该逻辑改为当发生TDM总线切换时,取消对Ud H和Ud M的差求平均值,直接将Ud H和Ud M的差作为输出, 进入保护判据模块中进行计算,即可解决测量系统切换后保护数据不能及时跟随的问题。并通过FPT试验对修改后的逻辑进行了详细的仿真验证, 证明了更改该逻辑不影响保护正常运行。

根据中压母线电压Ud M测量值异常案例可知, 光电传感器故障是测量系统异常主要原因之一[2,3], 通过完善阀组过压保护逻辑,使其数据在切换测量系统TDM总线后可以及时刷新,避免了单一TDM总线故障时阀组过压保护动作出口闭锁阀组。

需要指出的是控制系统并没有判断出光电传感器异常导致的Ud M数据异常,异常Ud M值仍能作用于控制系统,引起错误的控制动作。因此, 还需要通过特高压直流控制设备功能性试验和现场运行调试,完善特高压直流工程的控制系统, 提高特高压直流系统安全稳定运行的能力。

参考文献

[1]蒋大海,李宝香,杨敏,等.TDM总线在高压直流输电中的应用[J].电力系统保护与控制,2010,38(23):238-240.

[2]王超,周翔胜,汪洋.云广±800 k V直流输电工程直流测量系统异常情况分析[J].南方电网技术,2010,4(5):36-38.

12.电流、电压、电阻和电功率教案 篇十二

教学目的：掌握电流、电压、电阻和电功率基本概念。教学重点：电流、电压、电阻和电功率等基本概念。教学难点：电阻定律、焦尔定律，电阻与温度的关系。

电流和电压

一、电流的基本概念

电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号I或 i(t)表示，讨论一般电流时可用符号i。

设在 t = t2－t1时间内，通过导体横截面的电荷量为 q = q2－q1，则在 t时间内的电流强度可用数学公式表示为

i(t)qt

式中，t为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)，电量 q的国际单位制为库仑(C)。电流i(t)的国际单位制为安培(A)。

常用的电流单位还有毫安mA、微安 A、千安kA等，它们与安培的换算关系为 mA = 10A；

A = 10 A；

kA = 10 A

3-6

3二、直流电流

如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(Direct Current)，记为DC或dc，直流电流要用大写字母I表示。

IqtQt常数

直流电流I与时间t的关系在I－t坐标系中为一条与时间轴平行的直线。

三、交流电流

如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(Alternating current)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。

四、电压

1．电压的基本概念

电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为 mV = 103 V；

V = 106 V；kV = 103 V 2．直流电压与交流电压

如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。

如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。

电 阻

一、电阻元件

电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。电阻定律：

RlS

 ——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆 · 米( · m)；

l ——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)；

2S ——绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(m)； R ——电阻值，国际单位制为欧姆()。

经常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M)，它们与  的换算关系为 k = 10 ；

M = 10 

二、电阻与温度的关系

电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。

如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1，当温度升高到t2时电阻值为R2，则该电阻在t1 ~ t2温度范围内的(平均)温度系数为

R2R1R1(t2t1)

如果R2 > R1，则  > 0，将R称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而增大；如果R2 < R1，则  < 0，将R称为负温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而减小。显然  的绝对值越大，表明电阻受温度的影响也越大。

R2 = R1[1  (t2－t1)]

电功率

一、电功率

电功率(简称功率)所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。两端电压为U、通过电流为I的任意二端元件(可推广到一般二端网络)的功率大小为

P = UI

功率的国际单位制单位为瓦特(W)，常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它们与W的换算关系是 mW = 103 W；kW = 103 W 吸收或发出：一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。

习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件(如理想电容、电感元件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率P = 0。

通常所说的功率P又叫做有功功率或平均功率。

二、电气设备的额定值

为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。

额定电压——电气设备或元器件在正常工作条件下允许施加的最大电压。

额定电流——电气设备或元器件在正常工作条件下允许通过的最大电流。

额定功率——在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的最大功率。额定工作状态——电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。轻载状态——电气设备或元器件在低于额定功率的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。

过载(超载)状态——电气设备或元器件在高于额定功率的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。

轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。

三、焦尔定律

电流通过导体时产生的热量(焦尔热)为

Q = IRt I ——通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为A。R ——导体的电阻值，单位为 。

13.第1节__电压_教学设计_教案 篇十三

1.教学目标

1．知道电源的作用、电压的单位，知道生活、生产中常见的电压值。2．知道电压表是测量电路两端电压的仪表和电压表在电路中的符号 3．通过练习会将电压表接到被测电路的两端测电压，会读电压表的读数。

2.教学重点/难点

知道电压的单位，学会使用电压表测量电路两端的电压，会读电压表的读数。

3.教学用具

多媒体、板书

4.标签

教学过程

一、导入环节

（一）导入新课，板书课题

前面我们已经知道了电荷的定向移动形成电流，电源能够提供电能，电路中有了电源形成通路就可以让电荷在电路中做定向移动，开成电流。但同学们再深入思考一下，为什么电荷可以做定向移动呢？

（二）出示学习目标

课件展示学习目标，指导学生观看。

过渡语：了解了学习目标，请根据自学指导认真自学课本，时间约7分钟

二、先学环节

（一）出示自学指导

课件展示自学指导，请同学们带着下列问题看课本P55-56页内容，勾画知识点并记忆，可查资料但要独立完成： 1．阅读课本p—，了解电源的作用，电压的单位、符号，电压常用单位及5

556其换算，知道生活、生产中常见的电压值。

2．看课本p—，知道电压表的作用及在电路中的符号，记住电压表的使用5758方法，会使用电压表是测量电路两端电压。7分钟后比谁能正确完成检测题。

（二）学生自学教材，师巡视

（三）自学检测反馈

要求：7分钟完成自学检测题，让5个小组的的同学到黑板前展示，书写成绩和题目成绩记入小组量化，要求书写认真、规范，下面同学交换学案，小组长组织成员用红笔将错误画出，准备更正。

1．要在一段电路中产生电流，电路两端就要有________，在电路中提供电压的装置是________。

2．电压用字母________表示，国际单位是________，简称________，符号是________。电压的单位还有________、________，它们的换算关系是________________。

3．记住几种常见的电压值：一节干电池的电压：______节蓄电池的电压：______ 家庭照明电路的电压：________手机电池的电压：________对人体的安全电压：________ 4．电压表的使用方法：①电压表要与被测电路________联。②电压表接进电路时，应当使电流从________接线柱流入，从________接线柱流出。③被测电压能不能超过电压表的量程？________ 5．怎样在电压表上读数(与电流表读数类比)第一步：________________；第二步：________________；第三步：_____。

三、后教环节

（一）展示交流，统一答案

先交换学案，然后更正。选取4个小组同学分别展1个题目，下面同学提出修改和补充建议，老师要做出及时评价，2分钟时间让学生用红笔更正，提出先学中未解决的疑惑，小组或全班讨论解决。

（二）电压表的使用方法：

小组合作连接一个简单电路，并用电压表测出小灯泡和干电池两端的电压，进一步总结电压表的使用和读数方法。

四、当堂训练

过渡语：请同学们合上课本，完成学案上当堂检测题。10分钟完成。

（一）学生练习，教师巡视。

1．关于电池的电压，以下说法正确的是（）

A．干电池只有接入电路中它两端的电压才是1．5V B．电池不使用时没有电压 C．不论电池是否接入电路，电池两端都有电压 D．以上说法都不对

2．估计被测电路两端的电压为1．2-1．5V，如果用双量程的学生用电压表去测量，为使测量结果较准确，所选用的电压表的量程应该是（）

A．一定要选0-3V的量程 B．一定要选0-15V的量程 C．要选1．2-1．5V的量程 D．哪个量程都一样 3．如图所示，闭合开关S，则下列说法正确的是（）A．电压表测L1两端电压 B．电压表测L2两端电压 C．电压表测L1和L2两端的总电压 D．电压表测电源电压

4．请指出在a、b两个电路图中，电压表分别测量的是哪个灯泡两端的电压？画出它们的电路图

5．学生喜爱的便携式单放机通常需要的电压为 6V，它需要 ____节干电池____ 联使用，对人体安全的电压不高于 ____ V，我国家庭电路的电压为 ____V．

6．220V=________kV；0．39V=________mV；250uV=________mV． 7．如图所示，当开关S闭合后，电压表测出的电压是（）

A．灯L1两端的电压 B．灯L 2两端的电压 C．灯L1和L 2两端的总电压 D．电源两端的电压 8．如图所示是两只电压表的刻度盘，已知电 压表V1的示数为4．5V,V2 的示数为2．3V,请 在图中标出两电压表指针的位置

（二）学生展示，反馈矫正。（调查学情，统计疑难问题，先让其他小组补充矫正，教师更正或点拨）

板书

16．1电压

一、电压

1．电压：是形成电流的原因，而电源是提供电压的装置 2．符号：U 3．单位：伏特（V）常用：千伏（KV）、毫伏（mV）1 KV =103 V 1 V=103 mV 4．常见电压值

二、电压表的使用

1．观察：量程、分度值、指针是不对准零刻度线 2．使用规则

14.测量电压教案 篇十四

电力系统中具有冲击性 (快速变动) 功率的负荷会引起电网电压的波动和闪变[1], 引起许多电工设备不能正常工作, 严重影响电网的电能质量。因此, 对电压波动和闪变的准确测量显得越来越重要。

国际电工委员会 (IEC) 给出了闪变测量和评估的国际统一规范[2], 但IEC并未给出其具体实现方法。本文应用虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI开发了基于IEC闪变测量原理的闪变测量模块, 经验证测量精度完全满足IEC标准。

1 IEC闪变测量原理

IEC推荐的闪变仪原理框图如图1所示。输入量为电压信号, 经过框1至框4的滤波器处理后获得输出信号瞬时闪变视感度S (t) , 该信号反映了电压波动引起灯光闪烁对人视觉的影响。对S (t) 进行在线或者离线统计评定后, 便可得出短时闪变值Pst或长时闪变值Plt。

2 IEC闪变仪中滤波器参数的确定

IEC推荐的闪变仪框图中框1的功能是将输入信号进行平方, 送入框2中, 用0.05 Hz～35 Hz滤波器滤去直流分量和工频及以上的频率分量。滤波器由一个0.05 Hz高通滤波器和35 Hz低通滤波器串联实现。

0.05 Hz高通滤波器的传递函数为:

undefined. (1)

式 (1) 中ω=2π×0.05。

35 Hz巴特沃斯低通滤波器的传递函数为:

H (s) =[1+b1 (s/ω) +b2 (s/ω) 2+b3 (s/ω) 3+b4 (s/ω) 4+b5 (s/ω) 5+b6 (s/ω) 6]-1. (2)

式 (2) 中b1=b5=3.864, b2=b4=7.464, b3=9.141, b6=1, ω=2π×35。

框3中的视感度加权滤波器的传递函数为:

undefined. (3)

式 (3) 中ω1=2π×9.15494, ω2=2π×2.27979, ω3=2π×1.22535, ω4=2π×21.90000, K=1.74802;λ=2π×4.05981。

框4中一阶低通滤波器的功能是模拟人脑神经对视觉的反映和记忆效应, 其传递函数为:

undefined. (4)

式 (4) 中τ=300 ms。

在数字系统中实现上述滤波器需要将其数字化, 通常有脉冲响应不变法和双线性变换法[4]。本设计中采用双线性变换法, 利用MATLAB中的变换函数:[NUMd, DENd]=BILINEAR (NUM, DEN, Fs) 便可以实现。例如将35 Hz巴特沃斯低通滤波器由模拟滤波器转换为数字滤波器的MATLAB程序为:

n=[1];

d=[8.841e-15, 7.512e-12, 3e-9, 8.59e-7, 1.543e-4, 0.018, 1];

[Nd, Dd]=bilinear (n, d, 3200) ;

其中n和d分别为模拟滤波器传递函数的分子和分母系数, 本设计采用的采样频率为3 200 Hz, 运行后得到的Nd和Dd即是数字滤波器的分子分母系数。

3 IEC闪变仪软硬件实现

电压闪变测量模块硬件结构如图2所示, 电网电压经过互感器板后将高电压降为-5 V～+5 V之间的低电压信号, 然后送入采集卡进行AD转换, 转换后的数字量送入工控机进行分析计算, 最终得到闪变值。

按照国标规定, 计算短时闪变需要不间断测量10分钟, 即600秒, 由于滤波器的收敛需要一定时间, 如图3所示, 所以本设计每计算一次短时闪变需进行不间断测量650秒, 在计算闪变值时丢弃掉前50秒数据, 以保证滤波器此时已经收敛到稳态值。经MATLAB仿真, 上述所用滤波器在30秒时就已经进入稳态, 为了保证计算的精确, 本设计采用了50秒以后的数据。

闪变计算时用到的滤波器实现时采用了LabWindows/CVI提供的滤波器函数IIRFiltering ( ) , 给出数字滤波器系统函数分子和分母多项式系数后, IIRFiltering ( ) 函数便可以对输入数据进行IIR滤波。对数据进行处理的功能函数如下所示, 此函数完成的功能是对采集的一包数据进行处理, 处理后便可得到视感度曲线S (t) 。本设计中采样频率为3 200 Hz, 一包数据4个周波, 所以每包数据中有256个数据。其中LPa、LPb为35 Hz低通滤波器系统函数的分子分母系数, LPx和LPy为滤波器收敛后的初始条件。

得到视感度曲线S (t) 后, 按照IEC推荐的方法, 需要对其进行等周期采样, 分级计时, 计算累积概率函数CPF, 根据CPF最后得到短时间闪变值Pst及长时间闪变值Plt。Pst计算公式为:

undefined. (5)

式 (5) 中五个规定值P0.1、P1、P3、P10、P50分别为十分钟内瞬时闪变视感度S (t) 超过0.1%、1%、3%、10%的时间比P (k) 。通过对CPF曲线进行分析可知, CPF曲线上0.1%、1%、3%、10%、50%纵坐标对应的S值P0.1、P1、P3、P10、P50分别是该段时间内S序列中的99.9%、99%、97%、90%、50%概率大值, 所以只要待测序列从大到小重新排列, 找出其对应的概率大值代入计算公式即可, 本设计采用了此种算法, 使计算过程大大简化。实现代码如下:

按照IEC的规定, 连续测量2个小时, 得到6个短时间闪变值后便可以计算长时间闪变值Plt。

4检验数据

IEC在给出闪变测量模型的同时, 也给出了闪变测试仪的校验标准, 如表1所示。当输入表中规定值的矩形调幅波时, 要求测得Pst=1±0.05。为了对本设计进行验证, 按照IEC给出的校验方法进行了测试, 表1中第三列即为在采样频率fs=3 200 Hz的条件下测得的短时闪变值, 可以看出其误差均在IEC规定的范围内, 符合IEC的标准。

5结论

本文按照IEC推荐的闪变测量方法, 结合虚拟仪器设计思想, 在LabWindows/CVI开发平台上开发了电压闪变测量模块, 作为电能质量分析系统的一部分, 经仿真和实际应用检验, 计算精度完全符合IEC的标准。

摘要：电压闪变是衡量电能质量的一个重要参数, 对其进行准确测量具有非常重要的现实意义。虚拟仪器是测量仪器和计算机紧密结合的一种新型的测量仪器。针对此, 利用LabWindows/CVI设计了电压闪变测量模块, 给出了测量原理、软硬件实现方法及部分关键代码。仿真和应用表明, 所开发的电压闪变测量模块性能达到了IEC的闪变仪测量标准。

关键词：闪变测量,虚拟仪器,LabWindows/CVI

参考文献

[1]朱桂萍, 王树民.电能质量控[J].电力系统自动化, 2002, 6 (10) :28-31.

[2]UIE WG Disturbances.Flicker Measurement and Eval-uation[R].Tech.Rep, 1992.

[3]IEC 61000-4-15 Flickermeter-Functional and designspecifications[S].IEC, 1997.

15.测量电压教案 篇十五

1.概述--测量的概念及基本要素;（10min）2.量值传递系统；（20min）

3.测量方法和测量器具的选择；（20min）4.测量误差及数据处理。（30min）

2.1 概述

测量的任务：确定物理量的数量特征。几个术语： 检验：

判断被测物理量是否合格的过程，不一定要得到其具体数值。测量：以确定量值为目的的全部操作过程。测试：具有试验研究性质的测量。

测量

概念：以确定量值为目的的全部操作过程。即将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定二者比值的实验认知过程。L/E= q L=q•E

1.基本计量单位的定义和计量基准 如米：“米是在光在真空中1/299792458s的时间间隔内所经过的距离”。一.量块

理想量块 2.量块的用途（1）作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度基准按照一定的规范逐级传递到机械产品制造环节，实现量值统一。

（2）作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。

（3）相对测量时调整仪器零位，用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。（4）也可直接用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。3.量块的精度（①分级）

按制造精度分6级，即00、0、k、1、2、3级。量块的精度（②分等）

量块按其检定精度分为五等：即1、2、3、4、5等.精度依次降低。4.量块的组合使用 一.计量器具的分类

计量器具是测量仪器和测量工具的总称。

1.标准量具：以固定形式复现量值的计量器具。

2.通用量具：可测量某一范围内的任一尺寸，并能获得具体数值.3.专用量具：测量某种特定参数的计量器具。专用计量器具 光滑塞规

二.计量器具的基本度量指标

度量指标：是选择和使用计量器具、研究和判断测

量方法正确性的依据，是表征计量器具的性能和功能的指标。基本指标主要有： 1.刻线间距

2.分度值（或分辨率）3.示值范围

4.测量范围

5.灵敏度

1.刻线间距（c）：测量器具标尺或刻度盘上两相邻刻线中心线间的距离。2.分度值（i）：测量器具的标尺上，相邻两刻线所代表的量值之差。

分辨率：计量器具所能显示的最末一位数所代表的量值。5.灵敏度（s）：计量器具反映被测几何量微小变化的能力。

S=Δx/ΔL=K 当量仪刻度均匀时：

S=K=c/i

1、按实测几何量是否为被测几何量分类： ⑴直接测量

被测几何量的量值直接由计量器具读出。⑵间接测量

被测几何量的量值由实测几何量的量值按一定的函 数关系式求得。

2、按读数值是否为被测量的量值分类 ⑴绝对测量

从计量器具上直接读到被测几何量的量值。⑵相对测量

在计量器具上读到的是被测量相对于标准量的偏差值。

4、按零件上同时被测参数的多少分类 ⑴单项测量

单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。⑵综合测量

检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综 合判断零件的合格性。

一、测量误差的基本概念 测量误差（δ）：被测量测得值x 与其真值Q的差值。

即δ＝ x － Q

（绝对误差）

测量极限误差：真值Q落在测得值x 附近的最小范围。

则： x － │δlim │ ≤ Q ≤ x ＋ │δlim

即： Q= x ± │δlim │

δ用于比较相同尺寸的测量精度。

二.测量误差的分类（按测量误差的性质、规律及特点分）在相同测量条件下，n次测取同一量值x，则可得： 测量列—n个测得值xi（i=1，2，3„„n）

Xi中含测量误差δi，根据δi的分布规律，δi分为： 1）系统误差：

绝对值和符号均保持不变或按某一确定的规律变化的测量误差。

│2）随机误差：

绝对值大小和符号均以不可预知的方式变化的测量误差。3）粗大误差：

明显超出规定条件下预期的误差。

三、测量精度

按随机误差和系统误差的影响： 1）精密度：

反映测量结果中随机误差的影响。2）正确度：

反映测量结果中系统误差的影响。3）精确度（准确度）：

反映测量结果中随机误差和系统误差的影响。四.测量列中各类测量误差的处理 测量结果：Q= x±δ

即Q在x ¨Cδ和 x +δ之间。按测量误差的特性规律分：

系统误差

随机误差

残余误差 1.随机误差的处理

1）随机误差的分布及其特性：

①单峰性

②对称性

③有界性

④抵偿性

正态分布曲线方程(高斯方程)： 2）随机误差的评定指标 a.算术平均值 b.标准偏差σ

测量列单次测量值的标准偏差值： 计算σ的三个条件：

①Q已知；

② N →∞ ；

③无“系差”。测量列单次测量值的标准偏差估计值： 3）随机误差的处理

①计算测量列算术平均值

②计算测量列中单次测量值标准偏差的估计值

③计算测量列算术平均值标准偏差的估计值

④确定测量结果.2.系统误差（“系差”）的处理 1）¡°系差¡±的发现方法： ①实验对比法：

改变测量条件，对同一几何量测量，若两者无差异则无系差，否则存在系差。（用以发现定值¡°系差¡±）②残差¡±观察法：

按测量顺序观察残差，若残差大体正负相间，无明显变化规律，则无¡°系差¡±。否则有¡°系差¡±。（用以发现变值¡°系差¡±）2）¡°系差¡±的消除 ①误差根除法：

从根源上削除。如仪器使用前对零位；量块按“等”使用时可消除量块的制造和磨损误差。②误差修正法：

预先检定出系统误差，将其数值反向作为修正值，用代数法加到实际测得值上。（适用定值系差）

3.粗大误差的处理 1）粗大误差的判断：

可根据拉依达准则（3σ′准则）：

若∣ Vi ∣＞3σ ′则有粗大误差的测量值。2）粗大误差的处理：剔除。

五.等精度直接测量测量列的数据处理 步骤：

（1）判断系统误差。

检查有无显著的系统误差，若有，测量前加以减小或消除，或在测量值中进行修正。

（2）求算术平均值、残余误差、标准偏差估计值。

（3）判断粗大误差

若有予以剔除并重新进行步 骤（2），直至无粗大误差为止。

（4）计算测量列算术平均值的标准偏差估计值和测量极限误差。（5）写出测量结果的表达式。

小 结

1.测量的概念及测量的四要素。

四要素：被测对象、测量方法、计量单位、测量精度。2.量块的使用。

3.了解测量方法的分类。4.各种测量误差的处理。课堂练习题  试从83块一套的量块中，同时组合下列尺寸： 46.53mm、25.385mm、40.79mm。 解：因是同时组合，所以一块量块不能使用两次以上。组合时使用的块数越少越好。

46.53mm=（1.03+5.5+40）mm

25.385mm=(1.005+1.38+3+20)mm

40.79mm=(1.29+9.5+30)mm