不要忽略电表的输入阻抗

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电表的输入阻抗就是从电表输入端看进去的一个等效阻抗。以500型万用表为例,我们在表面上可以读到一个数字:20kΩ/V。这叫万用表直流电压灵敏度。它的含义是:测量直流电压时,电表的输入阻抗为每伏20kΩ,这个数值大表示测量电压时的输入阻抗高,即表头的灵敏度高。测量档级确定以后就可以算出输入阻抗值,即:输入阻抗=20kΩ/V×测量档级。

下面我们来做一个小实验,验证一下输入阻抗的存在,以及它对测量结果的影响。

用500型万用表去测电阻R\(_{2}\)两端的电压U2,如图1所示,读数应该是总电压的一半U\(_{2}\)=10V,但是随着电阻值R1、R\(_{2}\)的增大,电表读数起了变化,如表1所示:理论值应为10V,而实际值却越来越小,这是什么原因呢?原来是电表的输入阻抗在起作用。当我们测电压时电表的两根表棒搭在电阻R2两端,相当并上一个电阻Rz(见图2)。整个电路的电压分配就要改变。当输入阻抗很大,被测的电阻很小时,这个影响是微乎其微的;但是如果被测电阻增大时,这个影响就不能不考虑了。如果被测电阻接近电表的输入阻抗时,被测结果就没有什么意义了。

图1
图1 🔍原图 (295×233)
图2
图2 🔍原图 (346×264)
图3
图3 🔍原图 (708×527)

500型表直流电压灵敏度为20kΩ/V,用10V量程档时输入阻抗为20kΩ/V×10V=200kΩ,200kΩ比100Ω大2000倍,所以R=100Ω时,影响就极小,而R=100kΩ时,200kΩ与它接近,误差就相当大了。

如果我们选用50V档去测量,也可以测出一组数据,如表2所示,与表1相比,测得的数据明显要精确一些,因为50V时的输入阻抗为20kΩ/V×50V=1000kΩ,要比10V档输入阻抗大5倍,但是由于此时表针偏转角度较小,读数误差就要大一些。如果要测得精确数值,应选用输入阻抗更高的万用表。在相同的量程下,万用表的输入阻抗越高,测量的结果就越精确。

不仅万用表存在输入阻抗问题,其它仪表也一样存在,因此了解了输入阻抗的概念以及它的影响,就有利于实际中正确运用,以期获得正确的结果。 (孙宏宇)