實驗七伏安法測電阻-大連民族大學(xué)

1、大學(xué)物理實驗電子教案,大連民族學(xué)院大學(xué)物理實驗中心,作者 鄭建洲,實驗七 伏安法測電阻,Experiment 7 Determining resistance using the Voltmeter-ampere method,第三章 基礎(chǔ)性實驗,Chapter 3 Fundamental physical experiment,電阻，英文名resistance，它是物質(zhì)的一種基本性質(zhì)，是物質(zhì)中阻礙電子流動的能力 ，與物質(zhì)

2、的尺寸、材料、溫度有關(guān)，電阻的主要性質(zhì)就是阻礙電流流過.,在電子產(chǎn)品中所指的電阻，是指電阻器這樣一種元件。,電阻器的種類通常分為三大類：固定電阻，可變電阻，特種電阻,在電子產(chǎn)品中，以固定電阻應(yīng)用最多。而固定電阻以其制造材料又可分為好多類，但常用、常見的有ＲＴ型碳膜電阻、ＲＪ型金屬膜電阻、ＲＸ型線繞電阻等。,可變電阻又稱為電位器，,特種電阻,如萬用表法、數(shù)字歐姆表法、電橋法、電位差計法、伏安法等。,伏安法的優(yōu)點、缺點：,伏安法一般只用

3、于通電回路中，或用于測量非線性電阻在某一電流時的電阻值。,方法誤差：是由接線方法不完善造成的；,儀表誤差：是由電壓表和電流表的準(zhǔn)確度不高造成的。,電阻的測量Determining resistance,【實驗?zāi)康?experimental purpose】,１．掌握用伏安法測電阻的原理和方法。,２．學(xué)會正確選擇和使用穩(wěn)定壓電源、電流表、 電壓表、滑線變阻器等電學(xué)常用儀器。,3．了解和掌握減小這兩種誤差的途徑和方法，

4、 并根據(jù)測量不確定度的要求合理選擇電壓 表和電流表的參數(shù)。,【實驗原理 experimental principle 】,1.方法誤差　method error,,外接法,,,,外接法測量的相對誤差：,,待測電阻阻值用下面修正公式：,式中為外接法測量時電壓表、電流表的讀數(shù),內(nèi)接法,,,測量的相對誤差：,,待測電阻阻值的修正公式：,,對于給定的待測電阻及已選定的電流表、電壓表究竟采用內(nèi)接法還是外接法來測定待測電阻，可

5、依據(jù)下面的內(nèi)容來進(jìn)行判定：,若,內(nèi)接法誤差小于外接法誤差；,則外接法的誤差小于內(nèi)接法的誤差。,若,,若待測電阻,采用內(nèi)接法測量或外接法測量待測電阻都可以,其中電壓表的內(nèi)阻ＲＶ和電流表的內(nèi)阻ＲＡ由實驗室給出,２．儀器誤差 instrument error,電壓表和電流表的最大允許誤差決定于它們的準(zhǔn)確度等級。若電壓表、電流表的準(zhǔn)確度等級(degree of accuracy )分別是aU 和aI,,電流表的最大允許誤差：,電壓表的

6、最大允許誤差：,,其中，UｍＩｍ是電壓表的量限，是電流表的量限,電壓的不確定度和電流的不確定度分別?。?此時的置信概率是0.683。,aU 和aI分別為電壓表、電流表的準(zhǔn)確度等級，實驗室給出，aU=0.5，aI=0.5。,用伏安法測電阻，其電阻的不確定度，由兩個分量組成，一個是電壓分量 和的電流分量，,得電阻的相對不確定度為:書公式（3.7.12）,,,若要求電阻的相對不確定度<0.5%, 可證兩表指針偏轉(zhuǎn)量應(yīng)同時大于滿度的

7、1/2。,可見兩表指針偏轉(zhuǎn)量應(yīng)越接近滿偏，電阻的相對不確定度則越小。,【實驗儀器 experimental device】,直流穩(wěn)壓電源,滑線變阻器,直流電流表,直流電壓表,【實驗任務(wù) experimental　assignment】,分別測量標(biāo)稱值為20Ω、220Ω及510Ω的電阻的實際阻值，并要求測量結(jié)果的相對不確定度,【實驗步驟 experimental　step】,1．根據(jù)待測電阻RX的標(biāo)稱值分別選擇合適的電壓表、電流

8、表量限，使Um ／Im與被測電阻的標(biāo)稱值接近。,如：Rx =20Ω，選Im=75mA、Um=1.5V，,Im=15mA：RA＝1.7Ω；Im=30mA：RA＝0.9Ω；Im=75mA：RA＝0.4Ω；,RA與RV值實驗室給出:,Um=1.5V：RU＝1.5kΩ；Um=3.0V： RU＝3.0kΩ；Um=7.5V ：RU＝7.5kΩ；,2．根據(jù)待測電阻的標(biāo)稱值及相應(yīng)的RU、RA值，與,的數(shù)值比較，決定采用內(nèi)接法或外接法。,3．按照

9、“走線合理、操作方便、易于觀測、實驗安全”的原則布置儀器，并按圖2接好線路（電路圖可自行設(shè)計）（穩(wěn)壓電源應(yīng)首先旋至輸出較低位置，滑線變阻器也應(yīng)調(diào)至適當(dāng)位置）。,4．根據(jù)待測電阻的標(biāo)稱值及確定的接法，把K2打向左側(cè)或右側(cè)，用單次測量法依次分別測量各電阻。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Rx,V,mA,R,E,K,,K′,,,,,,測得的數(shù)據(jù)記入下列表格中。,采用______法，表

10、的量程Vm _____ ,Im _____, RA _____ ,RV ____,,說明：5組讀數(shù)都要從表的半偏開始讀數(shù)。 最后一格按電流表、電壓表先滿偏為準(zhǔn)測另一項。,電壓的不確定度和電流的不確定度分別?。?aU 和aI分別為電壓表、電流表的準(zhǔn)確度等級，實驗室給出，aU=0.5，aI=0.5。,電阻的相對不確定度為:書公式（ 3.7.12 ）,電表的準(zhǔn)確度等級分為：a=0.1，0.2，0.5，1.0，1.5