【题目编号】MC1-1300
【题目】用指针式万用表的直流电压档测量最小值为 0 的方波电压(占空比为 1:1) ,得到的读数 是该电压的:
【答案】A
[A]峰值的 1/2,亦为有效值
[B]零值
[C]峰值
[D]峰-峰值
考点速览
题目问指针式万用表的直流电压档测一个最小值为零、占空比一比一的方波,读数是什么。四个选项分别指向峰值的一半、零、峰值、峰峰值。这道题真正考的是磁电式表头对什么样的量有反应。把这条搞清楚,方波还是正弦波、读数偏大还是偏小,都只是代入计算。
磁电式表头只响应平均值
指针式万用表的表头是磁电式机构:一个处在永久磁场里的线圈,通电后受安培力带动指针偏转。可动部分的机械惯性加上磁场的作用,使它跟不上快速变化,只能反映电流在一段时间里的平均效果。所以直流电压档读出来的,是被测电压在这段时间内的算术平均值。
这一点和数字表很不一样。数字表先做模数转换再算,可以直接给出整流平均值或真有效值;指针表的直流档没有这些处理,表针停在哪儿由平均电流决定。看清平均值三个字,这道题就成了一道求平均值的算术题。
占空比一比一的方波平均值怎么算
方波是在高、低两个电平之间跳变。题目说最小值是零,意思是低电平为零伏,高电平等于峰值。占空比一比一,就是一个周期里高电平占一半时间、零电平占一半时间。
求平均值就是把一个周期内的面积除以周期。高电平那半周的面积为峰值乘以半个周期,零电平那半周面积为零,总面积等于峰值乘以半个周期;再除以整个周期,结果就是峰值的一半。读数因此等于峰值的一半。
换成一般情形也一样好算。占空比是百分之二十五,平均值就是峰值的四分之一;占空比是百分之十,平均值就是峰值的十分之一。平均值只与高电平占据的时间比例有关,与高电平期间波形怎么起落无关,这是方波最好算的地方。
逐项辨析
选项 A 给出峰值的二分之一。这与直流档测平均值、而平均值为峰值一半的计算结果一致,是四个选项里唯一把读数量值说对了的一个,所以选 A。
选项 B 错。读数为零出现在另一种波形上:正负对称、正半周与负半周波形相同,面积一正一负互相抵消,平均值才为零。本题说最小值是零,波形只在零与峰值之间跳,没有负半周来抵消,读数不可能为零。
选项 C 错。峰值是波形在某一瞬间达到的最大值,是一个瞬时量。指针偏转由平均值决定,只有占空比接近百分之百、波形几乎恒为峰值时两者才接近;一比一的占空比差了一半。
选项 D 错。峰峰值是最大值与最小值之差,在本题里数值上等于峰值减零,也就是峰值本身。它是描述波形幅度的量,不是表头读数。交流档上偶尔会标峰峰值读数,那是另一套刻度,与直流档无关。
平均值、有效值、峰峰值是三把尺子
描述一个电压至少有三套尺子。峰值看最高点;平均值看面积除周期;有效值又称方均根值,看的是平方后取平均再开方,对应产生相同热效果的直流电压。三个量在正弦波上各不相同,在方波上也各有各的算法。指针表直流档只给平均值这一支,交流档才涉及有效值刻度的问题。做题时先问这一档测的是哪个量,再问这个波形算出来是多少,两步分开,就不会被选项里并列写着的几个名词带走。
应试要点
一句话判据:指针表直流电压档读平均值。最小值为零、占空比一比一的方波,平均值等于峰值的一半;正负对称的方波,平均值为零。记住面积除周期这一个算法,任何占空比的方波都能当场算出来:平均值等于峰值乘以高电平所占的时间比例。还要提醒一句,这个比例要在足够长的时间里取平均才有意义,只看一两个周期说明不了问题。