伏安法测电阻.doc

伏安法测电阻伏安法测电阻【实验目的】 1、学习、掌握伏安法测电阻的原理和方法, 加深对电阻概念的理解; 2 、学习分析系统误差及其修正方法; 3、学习根据误差要求和误差分配原则, 对实验仪器作出合理的选择; 4 、进一步掌握正确使用电压表和电流表的方法。【实验仪器】电压可调直流电源, 直流电流表, 直流电压表, 滑动变阻器,电键开关,待测电阻(39 Ω、 680 Ω各一个) ,导线(若干) 【实验原理】一、内接法与外接法的选择伏安法测电阻是电学的基础实验之一。它的原理是欧姆定律 EMBED 。根据欧姆定律的变形公式 EMBED 可知,要测某一电阻 EMBED 的阻值,只要用电压表测出 EMBED 两端的电压,用电流表测出通过 EMBED 的电流,代入公式即可计算出电阻 EMBED 的阻值。图1 电路图但是, 由于所用电压表和电流表都不是理想电表, 即电压表的内阻并非趋近无穷大, 电流表也在内阻, 因此实验测量出的电阻值与真实值不同, 存在误差。为了减少测量过程中的系统误差, 通常伏安法测电阻的电路有两个基本连接方法:内接法和外接法(如图 1 所示)。那么对于这两个基本电路该如何选择呢?下面从误差入手进行分析。图2 外接法外接法: 在图 2 的外接法中, 考虑电表内阻的存在, 则电压表的测量值 EMBED 为 EMBED 两端的电压, 电流表的测量值为干路电流,即流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和,此时测得的电阻为 EMBED 与 EMBED 的并联总电阻,即: EMBED < EMBED (电阻的真实值) 此时给测量带来的系统误差方根来源于 EMBED 的分流作用,系统的相对误差为: EMBED (1) 内接法: 图3 内接法在图 3 内接法中, 电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流, 电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和,即: EMBED > EMBED (电阻的真实值) 此时给测量带来的系统误差主要来源于 EMBED 的分压作用,其相对误差为: EMBED (2) 综上所述,当采用电流表内接法时,测量值大于真实验值,即“内大”;当采用电流表外接法时,测量值小于真实值,即“外小”。从(1) 式可知, 只有当 EMBED 》 EMBED 时,才有 EMBED 0 ,进而有 EMBED ,否则电表接入误差就不可忽略。同样,从( 2)式也可以得到, 只有当 EMBED 《 EMBED 时, 才有 EMBED 0, 进而 EMBED 。从前面的分析可以知道,当 EMBED 》 EMBED 时,选择电流表外接法误差更小;当