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大学物理实验电子教案 实验七伏安法测电阻 Experiment7DeterminingresistanceusingtheVoltmeter amperemethod 第三章基础性实验 Chapter3Fundamentalphysicalexperiment 电阻 英文名resistance 它是物质的一种基本性质 是物质中阻碍电子流动的能力 与物质的尺寸 材料 温度有关 电阻的主要性质就是阻碍电流流过 在电子产品中所指的电阻 是指电阻器这样一种元件 电阻器的种类通常分为三大类 固定电阻 可变电阻 特种电阻 在电子产品中 以固定电阻应用最多 而固定电阻以其制造材料又可分为好多类 但常用 常见的有 型碳膜电阻 型金属膜电阻 型线绕电阻等 可变电阻又称为电位器 特种电阻 如万用表法 数字欧姆表法 电桥法 电位差计法 伏安法等 伏安法的优点 缺点 伏安法一般只用于通电回路中 或用于测量非线性电阻在某一电流时的电阻值 方法误差 是由接线方法不完善造成的 仪表误差 是由电压表和电流表的准确度不高造成的 电阻的测量Determiningresistance 实验目的experimentalpurpose 掌握用伏安法测电阻的原理和方法 学会正确选择和使用稳定压电源 电流表 电压表 滑线变阻器等电学常用仪器 3 了解和掌握减小这两种误差的途径和方法 并根据测量不确定度的要求合理选择电压表和电流表的参数 实验原理experimentalprinciple 1 方法误差methoderror 外接法 外接法测量的相对误差 待测电阻阻值用下面修正公式 式中为外接法测量时电压表 电流表的读数 内接法 测量的相对误差 待测电阻阻值的修正公式 对于给定的待测电阻及已选定的电流表 电压表究竟采用内接法还是外接法来测定待测电阻 可依据下面的内容来进行判定 若 内接法误差小于外接法误差 则外接法的误差小于内接法的误差 若 若待测电阻 采用内接法测量或外接法测量待测电阻都可以 其中电压表的内阻 和电流表的内阻 由实验室给出 仪器误差instrumenterror 电压表和电流表的最大允许误差决定于它们的准确度等级 若电压表 电流表的准确度等级 degreeofaccuracy 分别是aU和aI 电流表的最大允许误差 电压表的最大允许误差 其中 U 是电压表的量限 是电流表的量限 电压的不确定度和电流的不确定度分别取 此时的置信概率是0 683 aU和aI分别为电压表 电流表的准确度等级 实验室给出 aU 0 5 aI 0 5 用伏安法测电阻 其电阻的不确定度 由两个分量组成 一个是电压分量和的电流分量 得电阻的相对不确定度为 书公式 3 7 12 若要求电阻的相对不确定度 0 5 可证两表指针偏转量应同时大于满度的1 2 可见两表指针偏转量应越接近满偏 电阻的相对不确定度则越小 实验仪器experimentaldevice 直流稳压电源 滑线变阻器 直流电流表 直流电压表 实验任务experimentalassignment 分别测量标称值为20 220 及510 的电阻的实际阻值 并要求测量结果的相对不确定度 实验步骤experimentalstep 1 根据待测电阻RX的标称值分别选择合适的电压表 电流表量限 使Um Im与被测电阻的标称值接近 如 Rx 20 选Im 75mA Um 1 5V Im 15mA RA 1 7 Im 30mA RA 0 9 Im 75mA RA 0 4 RA与RV值实验室给出 Um 1 5V RU 1 5k Um 3 0V RU 3 0k Um 7 5V RU 7 5k 2 根据待测电阻的标称值及相应的RU RA值 与 的数值比较 决定采用内接法或外接法 3 按照 走线合理 操作方便 易于观测 实验安全 的原则布置仪器 并按图2接好线路 电路图可自行设计 稳压电源应首先旋至输出较低位置 滑线变阻器也应调至适当位置 4 根据待测电阻的标称值及确定的接法 把K2打向左侧或右侧 用单次测量法依次分别测量各电阻 Rx V mA R E K K 测得的数据记入下列表格中 采用 法 表的量程Vm Im RA RV 说明 5组读数都要从表的半偏开始读数 最后一格按电流表 电压表先满偏为准测另一项 电压的不确定度和电流的不确定度分别取 aU和aI分别为电压表 电流表的准确度等级 实验室给出 aU 0 5 aI 0 5 电阻的相对不确定度为 书公式 3 7 12 电表的准确度等级分为 a 0 1 0 2 0 5 1 0 1 5 2 5 5 0七个等级 电流表的准确度等级的定义 如在电流表的所有指示值I的刻度上检验它与客观值I0的差异 这个差异就是表的误差 I I I0 在不同的刻度下误差不同 其