电气测量电阻的测量.ppt

3 1电阻的测量3 3 1电阻测量的传统方法 1 直读法万用表测电阻2 伏安法伏安法测电阻3 电桥法 万用表欧姆挡测电阻 优点 测量方便缺点 若电池用久了 电动势与内阻会变化 产生误差较大 只能粗略测量电阻 Rx R G E r 伏安法 用电压表测出电阻两端的电压用电流表测出通过电阻的电流根据部分电路欧姆定律R U I求出电阻值 原理 电路接法 电路接法 V A Rx 安培表内接法 安培表外接法 安培表外接法 误差分析 V A Rx 由于电压表的分流 电流表测出的电流比通过电阻的电流大 这样计算出的电阻值要比实际值小 R测 U I U IRx IV Rx Rv Rx 适用条件 Rx Rv 安培表内接法 V A Rx 误差分析 R测 U I URx UA I Rx RA Rx 由于电流表的分压 电压表测出的电压比电阻两端的电压大 这样计算出的电阻值要比实际的大 适用条件 Rx RA 图中若考虑安培表和伏特表的内阻影响 用两表示数算出的R测 U I A比R真实值大B比R真实值小C引起误差的原因是I偏大D引起误差的原因是U偏小 BC V A Rx 下一题 图中若考虑安培表和伏特表的内阻影响 用两表示数算出的R测 U I A比R真实值小B比R真实值大C引起误差的原因是U偏大D引起误差的原因是I偏小 BC V A Rx 下一题 采用安培表内接法时 伏特表的示数为1 2V 安培表的示数为0 48A 安培表内阻为0 50 求被测电阻的真实值为多少 解 R测 U I 1 2 0 48 2 5 R测 RA RXRX R测 RA 2 5 0 5 2 下一题 用内阻为3000 的电压表和内阻为10 的电流表测电阻 在图甲 乙两种情况下 电压表的示数都是60V 电流表的示数都是0 2A 则R1的测量值为 真实值是 R2的测量值为 真实值是 300 290 300 333 练习 用伏安法测电阻 采用电流表内接法和外接法 测得某电阻Rx的阻值分别为R1和R2 则所测的测量值和真实值Rx之间的关系是 A R1 Rx R2 B R1 Rx R2 C R1 R2 Rx D R1 R2 Rx A 如图利用伏安法测电阻R的值 当按图 a 连接时 电表示数分别为I1 2 1A U1 45 8V 当按图 b 连接时 电表示数分别为I2 2 0A U2 50V 求R的实际阻值 忽略电源内阻 V A R V A R a b 解 小结 伏安法测电阻原理 部分电路欧姆定律R U I电路接法 安培表内接法安培表外接法 误差分析 安培表内接法R测 U I URx UA I Rx RA Rx安培表外接法R测 U I U IRx IV Rx Rv Rx 线路选择 当待测电阻Rx RA时 选用安培表内接法 3 电桥法测电阻 用伏安法 欧姆表法等方法测电阻 它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响 使用电桥法测电阻是一种比较法 上述影响比较小 只要标准电阻很精确 检流计足够灵敏 那么被测电阻的结果就有较高的准确度 3 电桥法测电阻 实验目的 1 了解惠斯通电桥测量电阻的原理 学会正确使用电桥测量电阻的方法 2 了解电桥灵敏度的概念 学习对测量电路系统误差的简单校正 3 掌握箱式直流电桥的使用方法 实验仪器 为外接电源的输入端钮 内 G 外 为检流计选择端钮 当 G 和 内 由短路片连接时 则在 G 和 外 间需外接检流计 在 G 和 外 短接时 本仪器内置的检流计已接入桥路之中 实验仪器 面板上的 B G 按钮 前者用于接通电源 后者用于接通检流计支路 在使用时 B G 两个电健要同时使用 但需先按下 B 再按下 G 断开时则先松开 G 再松开 B 以保护检流计 实验原理 线路原理 K为电桥倍率 在测量时 要先知道Rx的估测值 本实验通过万用表测得 根据Rx的大小选择合适的电桥倍率 把Rx调到估测值 再细调 使电桥平衡 利用惠斯通电桥测电阻 从根本上消除了采用其它方法时 由于电表接入而带来的系统误差 因而准确度也就提高了 实验原理 电桥的灵敏度 上式是在电桥平衡的条件下推导出来的 而电桥是否平衡 实验上是看检流计有无偏转来判断的 检流计的灵敏度总是有限的 例如我们实验中所用的张丝式指针检流计 指针偏转1格所对应的电流大约为10 6A 当通过它的电流比10 7A还要小时 指针的偏转小于0 1格 我们就很难觉察出来 假设电桥在R1 R2 1调到了平衡 则有Rx R0 这时若把R0改变一个量 R0 电桥就应失去平衡 从而有电流Ig流过检流计 但若Ig小到我们觉察不出来检流计偏转时 那么我们就会认为电桥还是平衡的 因而得出Rx R0 R0 R0就是由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差 Rx 为此 我们引入电桥灵敏度S的概念 它定义为 Rx是在电桥平衡后Rx的微小改变量 实际上待测电阻Rx是不能变的 在测S时 改变的是标准电阻R0 而 n是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数 它越大 说明电桥越灵敏 带来的误差也就越小 电桥灵敏度的高低取决于电源电压的高低 检流计本身的灵敏度 四个桥臂的搭配以及桥路电阻的大小 因此 其并非固定值 电桥灵敏度的测量 在电桥平衡时 使R0改变 R0 而检流计指针偏离零点0 2格 人眼能觉察到的界限 实际测量中往往是采取在电桥平衡时 R0改变某一值 R0 使指针偏离零点为2格 然后再取 实验原理 电桥的优缺点 电桥的实质是把未知电阻和标准电阻相比较 而制造较高精度的标准电阻并不困难 用电桥测电阻时 只要检流计足够灵敏 且选用标准电阻作为桥臂 待测值可以达到其它三臂的标准电阻具有的准确度 电桥电路中的检流计只用来判断电流有无 并不需要提供读数 所以选用的检流计只要求有高的灵敏度 其它方面并无苛求 电桥的缺点主要是操作较烦 且不能测量非线性电阻 实验内容 1 1 先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值 2 将电阻接到电桥上 根据电阻值选择电桥的倍率和读数旋钮 比较臂R0 合适的比率将有4位有效数字的测量结果 也就是首位读数旋钮不为零 连接 G 和 外 短接 令电桥使用内置的检流计和内置的电源 3 按下电源开关按扭 B 使电桥通电 起初电桥处于非平衡状态 点按检流计按扭 G 可观察到指针的偏转 由偏转方向 判断读数调节的增减方向 相应调节最大的读数旋钮 使指针的偏转幅度减少 实验内容 2 4 仿步骤3 依照从大到小的次序 不断调节电桥的读数旋扭 逐渐使电桥上的检流计指针指向零 5 最后 检查平衡电桥的灵敏度 在电桥平衡时 改变读数旋钮的值 使检流计指针偏移 n格 相应的电阻值改变为 R0 计算电桥的灵敏度 实验内容 3 6 依上方法 测量几只阻值不同的电阻 7 根据下式估算测量的不确定度 参考表格 注意事项 箱式电桥使用时 电源接通时间均应很短 即不能将B G两按钮同时长时间按下 测量时 应先按B后按G 断开时 必须先断开G后断开B 并养成习惯 箱式电桥所用电源的电压大小请看清实验室