伏安法测电阻.pdf

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1、实验一伏安法测电阻一、实验目的1、学习伏安法（由测量电压、电流求电阻的方法）测电阻及仪表的选择。2、学习减小伏安法中系统误差的方法。二、实验仪器伏特计、安培计、滑线变阻器、直流电源、待测电阻（两个），开关和导线等。三、实验原理如图1所示，测出通过电阻R的电流I及电阻R两端的电压U，则根据欧姆定律可得URI下面来讨论用这种方法测量电阻的系统误差问题。图11、两种联线方法引入的误差。如图2所示，伏安法有两种联线方法。内接法（电流计在电压计的里侧），外接法（电流计在电压计的外侧）。图2（1）内接法引入的误差设电流计的内阻为R，回路电流为I，则电压计测出的电压值AUIRIRI(RR)AA即电

2、阻的测量值R为xRRRxARA可见测量值大于实际值，测量的绝对误差为R，相对误差为，当RR时，可用内AAR接法。（2）外接法引入的误差设电阻R中的电流为I，又设通过伏特计中的电流为I，伏特计内阻为R，则电流RVV1计中电流11IIIURVRRV因此电阻R的测量值R是xURVRRxIRRV由于RRR，所以测量值R小于实际值R，测量的相对误差VVxRxRRRRRV式中负号是由于绝对误差是负值，只有当RR时才可以用外接法。V2、用补偿法测电压消除外接法的系统误差（选做）图3为用补偿法测电压的电路，分压器R的滑动端C1通过检流计G和待测电阻R

3、的B端相接，调C点位置使检流计G中无电流通过，这时UU。用电压计测出DCABDC间电压，它等于电阻R两端的电压，而流过电流计中的电流仅是电阻的电流I而没有电压计的电流I，于是通过RVU与U的电压补偿，将电压计由AB间移至DC间，消DCAB除了由于电压计中的电流引入的误差。加入电阻R是为了图32使滑动端C不在R的一端。1四、实验内容与步骤1、用内接法测电阻①首先用万用电表测一下电阻值，选取合适的电表去测量。确定何时用内接法？（RR时用此法）A②调节R使电流由小到大，测量几个不同电流、电压值。测5组，记录。P2、用外接法测电阻①首先用万用电表测一下电阻值，再选取合适的电表去测量，确定何时用外

4、接法？（RRR时用此法）VV2②调节R使电流由小到大，测量几个不同电流、电压值。测5组，记录。P五、数据记录与处理1、内接法测电阻表1伏安法测量电阻(内接法)量程：准确度等级：I/mAU/V2、外接法测电阻表2伏安法测量电阻(外接法)量程：准确度等级：I/mAU/V要求：1、利用最小二乘法处理数据，要求测量的相对不确定度小于5%。2、分析两种方法的误差。例：I/mA20.522.627.530.333.440.2U/V1.021.131.341.541.712.06yabx，其中Ix，Uy，n6。（注意：也可以n5）nnnnxiyixiyii11ii1b

5、0.0533kΩ=53.3Ωnn22nxi(xi)i11in(xix)(yiy)i1r0.9985nn22(xix)(yiy)i11i2b1ru(b)1.5ΩArn2RRu(R)53.3±1.5Ω六、附录1、测量仪表的选择在电学实验中，仪表的误差是重要的误差来源，所以要选取适当的仪表。（1）参照电阻器R的额定功率确定仪表的量限设电阻R的额定功率为P，则最大电流I为3PIR2P3为使电流计的指针指向度盘的2/3处（最佳选择），电流计的量限为I，即。3R213设R100，PW，则I.0035A，而I.0053A，

6、所以电流计取量限为8250mA的毫安计较好。3电阻两端电压为UIR5.3V，而U3.5V，所以电压计取量限5V的伏特计较2好。（2）参照对电阻测量准确度的要求确定仪表的等级假设要求测量R的相对误差不大于某一E，则按误差传递公式，可有R2/122UIERUI按误差等分配原则取UIER（2）UI2对于准确度等级为a，量限为X的电表，其最大绝对误差为，则maxmaxaXmaxmax100参照此关系和式（2），可知电流计等级a应满足IERIa100（3）I2Imax电压计等级a应满足UERUa100（4）U2Umax对

7、前述实例（I.0035A，I.005A，U5.3V，U5V），则当要求maxmaxE2%时，必须Ra.099,a.099IU即取0.5级的毫安计、伏特计较好，取1.0级也勉强可以。4