an 变阻器 误差分配-s.pptx

变阻器在电路中的使用与研究 实验循环 大物 三 实验目的 实验要求 实验仪器 可调直流稳压电源滑线变阻器 100 2A 1000 0 58A各1只 ZX21型电阻箱 作待测电阻用 C31 V直流电压表0 5级C31 A直流电流表0 5级待校电压表 5V 内阻50k 导线 读数举例 75 5 20 3 775 3 78mA C31 A电流表 0 5级 读数举例 75 6 50 4 512 1 51V C31 V直流电压表 0 5级 课本错误更正 课本错误更正 p311 更正为 DU U标准表 U待校表 更正为 表35 3 表35 5 制流特性曲线特点负载上通过的电流不可能为零 K越大 RL R0 电流调节范围越小 但线性程度好 K 1 RL R0 调节的线性较好 电流调节范围适中 K较小 RL R0 时 电流调节范围很大 但线性程度很差 实验分析与提示 一 制流电路及制流特性曲线 引入参数电路特征系数 制流电路电流调节范围 二 分压电路及分压特性曲线 调节范围 0 U0 分压特性曲线 K越小电压调节越不均匀 K越大电压调节越均匀 K 1 RL R0 调节的线性较好 设计控制电路 使用同一变阻器 分压电路消耗电能比制流电路要大 当负载电阻较大 调节范围较宽时选用分压电路 反之 负载电阻较小 功耗较大 调节范围不太大的情况下则选用制流电路 用伏安法测200 的电阻值设计提示 已知 设计一个用伏安法测量阻值为200 电阻的控制电路 电流表用内接法 测量电流的调节范围为20mA到30mA 根据最大工作电流确定电源大小E Umax ImaxRx 30mA 200 6V 根据负载阻值及电流调节范围 20mA到30mA 选择滑线变阻器为制流接法 根据选择滑线变阻器的阻值R0 100 因为电源电压E 6V 电压表量程 7 5V 内阻为3750 测量电流Imax 30mA 电流表量程 30mA 内阻为1 26 初步判断电路特征系数是否满足k 1 调节线性较好 已知电流表内接 则负载等效电阻 注意 实验时对电源电压进行校正 如图所示位置下 通过调节E 使标准电压表读数为6V 伏安特性曲线 直线 制流特性曲线 平滑曲线 数据处理 作图 计算Rx及Rx修 数据处理 作图 计算电路特征系数k 注意 电流表仪器误差因此 电流表读数至小数点后第一位 已知 设计一个校正电压表的控制电路 待校表量程5V 内阻50K 级别1 5级 设计提示 根据待校表量程 确定电源E 5V 根据电压表全量程校正所需调节范围要求 选择滑线变阻器的接法 分压 由k值大小及节能原则 选择滑线变阻器的阻值R0 1000 选择标准电压表量程7 5V 初步判断电路特征系数是否满足k 调节线性较好 负载等效电阻 预习报告要求 根据分析与设计提示 确定电路中各电器元件参数 写出设计过程 画出测量电路 设计比较法校正电压表的数据记录表格 设计测试制流 或分压 特性曲线数据记录表格 注意 实验时对电源电压进行校正 如图所示位置下 通过调节E 使标准电压表读数为5V 分压特性曲线数据 平滑曲线 校正曲线数据记录 折线 DU U U 数据处理 作图 计算电路特征系数k 数据处理 作图 通过计算E确定待校表级别 p77 注意 电压表仪器误差因此 电压表读数至小数点后第二位 因此 待校表级别为 1 电源E Umax ImaxRx 30mA 200 6V 2 电流调节范围 20mA到30mA 选择滑线变阻器为制流接法 3 选择滑线变阻器的阻值R0 100 4 E 6V 电压表量程 7 5V 测量电流Imax 30mA 电流表量程 30mA 5 初步判断电路特征系数是否满足k 调节线性较好 预习报告 校正曲线数据表分压特性曲线数据表 1 待校表量程5V 确定电源E 5V 2 电压表全量程校正 滑线变阻器选择分压接法 3 由k值大小及节能原则 选择滑线变阻器的阻值R0 1000 4 E 5V 电压表量程7 5V 5 初步判断电路特征系数是否满足k 调节线性较好 伏安特性曲线数据表制流特性曲线数据表 误差分配和实验仪器的选择 实验目的 1 学习和训练在实际测试过程中 如何根据不确定度要求和不确定度分配原则 对实验仪器作出合理的选择 2 学习和训练如何根据不确定度分析 选定简单测量电路 确定电表的量程 规格等 设计内容与要求 1 合理选择测量圆柱体体积 直径D约为25mm 高度H约为55mm 的量具 分别要求体积的测量相对不确定度刚好满足 1 EV 0 06 2 EV 0 3 3 EV 5 2 用伏安法测电阻 被测电阻RX的标称值为500 额定功率为1 4W 电源输出电压固定为6V 要求 1 使RX测量值的相对不确定度ER 1 5 2 选择测试电流 电压 电表的量程和接法 选择滑线变阻器的接法 并画出完整的测试电路 3 对电表接入引入的系统误差进行修正 确定实验结果的不确定度 提供仪器 1 待测圆柱体 直径D约为25mm 高度H约为55mm 钢直尺 游标卡尺 20分度 50分度两种 千分尺 2 待测电阻 稳压电源 E 6V 滑线电阻器 500 0 58A C31 V直流电压表 0 5级 C31 A直流电流表 0 5级 开关 导线 50分度游标卡尺 20分度游标卡尺 千分尺 钢直尺 稳压电源 电阻 500 变阻器 电压表 电流表 d测 0 202mm 千分尺 注意先读初读数d0 测量值d测 物体实际长度 d d测 d0 D仪 0 004mm d0 0 080mm d0 0 018mm 仪器简介 20分度游标卡尺 D仪 0 05mm 50分度游标卡尺 D仪 0 02mm 4 0 48 4 48mm 12 0 85 12 85mm 稳压电源 E 6V 仪器选择原则 原则 选择刚能满足测量要求的仪器 课本p257 不确定度等作用原则 原则 各直接量不确定度 分不确定度 对间接量总不确定度影响相同 从选配仪器的角度出发 讨论中的不确定度均指B类分量U 仪 若N f x y z 各直接量x y z 各自独立 则 误差分配分析与设计提示 圆柱体体积 不确定度传递公式 课本p21表1 5 1 不确定度等作用原则 课本p299 讨论中的不确定度均指B类分量 即D仪 表一量具选择 各量具仪器误差D仪 单位 mm 课本P8 表二圆柱体体积测量 仪器误差 实验测量值 计算值 计算值 注意 体积V计算后应取几位有效数字 根据四则运算规则决定 课本p27 计算UV前可先计算EV UV V EV 最终结果V UV的正确表示 UV只取1位有效数字 V的最后一位要和UV所在位对齐 伏安法测电阻分析与设计提示 1 根据被测电阻额定功率 计算待测电阻上最大允许电流Imax 2 为不使电阻发热 一般选用作为测试电流 为测试电压 计算测试电流和测试电压 电流表量程 7 5mA 内阻 RA 3 43 电压表量程 3V 内阻 RV 3 500 1500 3 由测试电流与测试电压可选定电表的量程 因为RX RA 所以选择电流表内接法 4 比较电流表内阻及电压表内阻的大小 并由此选择电流表接法 因此 滑线变阻器只能作分压输出 负载电路上的电压 电流 可调范围可从0开始 Imin RX 500 R0 500 RA 3 43 RV 1500 E 6V 如果滑线变阻器作制流输出 计算负载电路上通过的最小电流 显然 制流电路下Imin I测 不满足要求 5 已知电源电压6V 根据测试电压和测试电流判断限流和分压哪种滑线变阻器接法可使测量达到设计的要求 画出完整的测量电路 电表的仪器误差为 a为电表等级 6 由不确定度等作用原则检验所提供的0 5级电表和选定的测试电流 电压是否满足对RX的测试要求 实验数据记录 实验测量值 计算值 查表得到 RX R测 R