北航基础物理实验研究性报告 电阻的测量.docx

北京航空航天大学物理研究性实验报告 电阻的测量北京航空航天大学物理研究性实验报告电阻的测量第一作者： 学号：专业：目录摘要2关键词：电阻，伏安法，惠斯通电桥2电阻的测量2一、实验重点2二、实验原理3方法1 伏安法测电阻3方法2 电桥法测电阻7三、数据处理9实验一 伏安法测中电阻9实验二 伏安法测低电阻11实验三 自组电桥测量中阻12四、注意事项13五、误差分析14六、改进措施14七、实验感想15八、参考文献15摘要这学期做的电学实验并不是很多，但是电阻的测量这个实验让我收获很大，通过不同的原理我了解了电阻测量的不同方法，并且对于中电阻高电阻测量方法也不一样，通过本实验我还学到了如何寻找测量电阻的最优方法。文章内容主要包括电阻的测量方法，数据处理，误差分析和仪器的改进。关键词：电阻，伏安法，惠斯通电桥电阻的测量一、 实验重点1、 掌握平衡电桥的原理零示法与电压比较法；2、 学习用交换法消除系统误差；3、 学习灵敏度的概念，了解影响电桥灵敏度的因素；4、 掌握电学实验操作规程，严格规范操作；5、 学习测量电阻常用电学仪器仪表的正确使用和箱式电桥仪器误差公式；6、 掌握测量电阻的基本方法，了解不同测量方法各自的适用条件并学习自己设计实验电路；测定高阻、中阻、低阻及线性、非线性电阻的伏安特性曲线。二、 实验原理方法1 伏安法测电阻所谓伏安法是同时测量电阻两端电压和流过电阻的电流，由欧姆定律来求得阻值r。也可用作图法，画出电阻的伏安特性曲线，从曲线上求出电阻的阻值。（1）电路原理图2.1.1为伏安法测电阻的两种原理电路，显然由于电表内阻（、）的影响，无论采用电流表内接或电流表外接，都不能严格满足欧姆定律：如采用内接法，则电压表所测电压为两端的电压；如采用外接法，则电流表所测电流为流过与流过的电流之和。这样就给测量带来了系统误差，称之为“接入误差”或“方法误差”。但此系统误差有规律可循，一旦将误差修正后，即可得到正确结果。（a）电流表内接 （b）电流表外接图2.1.11） 电流表内接时系统误差的修正按图2.1.1（a）所示电路测出电压v及电流i，则，即 可看出，当，应采用内接法。2） 电流表外接时系统误差的修正按图2.1.1（b）所示电路测出电压v和电流i，则，即可看出，当时，的影响将很小，即时，应采用外接法。（2）电表内阻的测量1）半偏法半偏法的基本电路有两种形式，其一如图2.2.1（a）所示，为可变电阻，选择适当的电源e，调节r=，使待测表指针满偏；再调节r=，使待测表半偏。若电源e的内阻可忽略（r4.016因此用内接法测量利用一元线性回归法进行处理：y=a+bx以i为x,u为y，可得：=0.0103425 =0.00010843=4.875 =0.00010697 =0.05111344 =0.05041969=0.00010843 =23.765625a=-0.01444611=472.7528=0.99976725则=b=472.7528不确定度的计算：=4.16482617对电压表：=0.5%7.5v=0.375v =0.02165v对电流表： =0.5%15ma=7.510-5a =4.3310-5a由得：=6.103310-3a则=2.885357=5.067最终结果表示为：=（473 5）实验二 伏安法测低电阻原始数据：=2209 div=6 i=7.45ma已求得：ki u(ki)=(1.810.02) 10-9a/div =(10001)101因则= 61.8110-9100007.4510-3 =0.01456不确定度的计算：则=0.05891则=8.5710-4=(1.450.08) 10-2实验三 自组电桥测量中阻原始数据()()()(div)471.1565.00.116=468.3=160div/=1.2510-3 div/=7.216810-4 div/计算电阻箱的不确定度：=0.1%400+0.2%70+0.5%1+5%0.7+2510-3=0.605=0.1%400+0.2%60+50.5%+0+2510-3=0.57=5.121510-4则=0.23所以 =0.23984最终结果表示为：=（468.30.2）四、注意事项1、电表量程选择原则：读数1/2量程。2、内接电路： 外接电路： 实验时一定要先判断哪种方法误差更小，再选择内接或外接法进行测量。3、检流计使用前一定要调零。4、在使用电阻箱前，应先旋转一下各个转盘，使盘内弹簧触点的接触性能稳定可靠。5、用电桥测量电阻时每次开始重复测量时，都必须将保护电阻n 放到阻值最大处，以保护检流计。6、在使用电阻箱前，应先旋转一下各个转盘，使盘内弹簧触点的接触性能稳定可靠。7、在调节电桥平衡的过程中，应遵循“先粗调，后细调”的原则。8、使用检流计时应采用“碰触法”，随时准备在电流过大时松开检流计按钮五、误差分析1、用伏安法测量中电阻可能会存在因电源电压不稳定而产生的误差。2、检流计g的灵敏度会影响电桥的平衡点的确定，造成误差。3、电桥灵敏度随着四个桥臂上的电阻值的增大而减小。臂上的电阻值选得过大，将大大降低其灵敏度，臂上的电阻值相差太大，也会降低其灵敏度。 4、测量检流计内阻时，考虑到，而认为作用在上的电压为，但实际情况也会有一小部分电流，由此产生电流常数的测量误差。六、改进措施1、电桥的灵敏度与电源电压e成正比，为了提高电桥灵敏度可适当提高电源电压。 2、另一种改进的测量方法：增加一个已知阻值的固定电阻r，即可消除伏安法由于电表内阻引起的方法误差。（1）将s合至a，记录电压表、电流表读数v、，则（是流过电压表的电流）。（2）将s合至b，调使电压表示数不变,记录电流表读数，由于电压表两次示数相同,流过电压表的电流应相等。联立两式得：即解得：七、实验感想通过电阻的测量这个实验我掌握了伏安法和电桥法测电阻的方法，并且也学到了测量高、中、低阻的不同方法，实验过程中遇到过一些诸如电路连接错误的问题，但是通过仔细地检查这种问题也得到了解决。我感觉做电学实验首先要树立一个保护电路保护仪器的意识，因为做实验的过程中经常会遇到因为电流过大而造成的电流表、电压表、检流计等偏转过大，有可能会破坏仪表造成实验数据出错，并且也可能会破坏电阻，因此一个保护电阻是非常必要的！这也是为什么在使用检流计时要用“触碰法”来保护电路。另外我也学到了对电学实验误差的分析方法和不确定度的计算方法，比较了各种方法的优缺点后才能更好地改进。物理实验培养了我严谨、认真的学习态度，也培养了我的创造性思维，让我学会了多角度看待问题，感谢物