伏安法测电阻.doc

实验二伏安法测电阻
学院:经亨颐学院班级: 理111班姓名:程中明
【实验目的】
1、学医由测量电压、电流求阻值的方法(伏安法)及仪表的选择;
2、学习减小伏安法中系统误差的方法。
【实验仪器】
检流计、电流表、电压表、滑动变阻器直流电源、待测电阻、开关和导线。
【实验原理】
如图2-1所示,测出通过电阻R的电流I及电阻R两端的电压U,则根据欧姆定律可知
以下讨论此种方法的系统误差问题
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,所以要选取适用的仪表。
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
为使电流表的指针指向刻度盘的2/3处(最佳选择),电流表的量限为I/,即.
设R100欧,P=1/8W,则I=,而I*3/2=。
电阻两端电压为U=IR=,而U*3/2=,所以取量限50mA的电压表较好.
(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ER,则在一定近似下按合成不确定度公式,可有
如果
对于准确度等级为a,特征值为Xn的电表,其最大绝对误差为,则
=
参照此关系和式,可知电流表等级应满足
电压表的等级aU应满足
对前述实例,则当要求ER时必须
,
、电压表比较好,。
两种连线方法引入误差
如图2-2所示,伏安法有两种连线方法。内接法——电流表在电压表的里侧,外接法——电流表在电压表的外侧。
内接法引入的误差
设电流表的内阻为RA,回路的电流为I,则电压表测出的电压值
U=IR+IRA=I(R+RA )
即电阻的测量值Rx是
Rx=R+RA
可见测量值大于实际值,测量的绝对误差为RA,相对误差为RA/R。当RA《R是可用内接法。
(2)外接法引入的误差
设电阻R中的电流为IR,又设电压表中流过电流为IV电压表的内阻为RV则电流表中的电流
因此电阻R的测量值Rx是
由于RV<(R+Rv)所以测量值RX小于实际值R,测量的相对误差为
式中负号表示绝对误差是负值,只有当RV>>R时才可以用外接法。
用补偿法测电压的电路,分压器R1的滑动端C通过检流计G和待测电阻R的B端相接,调C点位置使检流计G中无电流通过,这时UAB=,,而无电压表的IV,于是通过UDC与UAD的电压补偿,将电压表由AB间移至DC间,
2是为了使滑动端C不在R1的一端.
【实验步骤】
1、用内接法和外接法测量二待测电阻的阻值,要求测量的相对不确定度小于5%
首先用万用电表测一下电阻值,再选取合适的电表去测量.
调节Rp,使电流由小到大,测量几个不同电流
、电压值.

参照图2一3连接电路,开始测量时先闭合开关S,调节Rp。得到合适的电流;其次用万用表测BC间电压,调节RP,和C点位置使UBC=O,再将RP2调到最大(降低检流计灵敏度),闭合SG观察检流计的偏转,调RP1和C的位置使偏转为零,最后将RP2调节到最小再