伏安法测电阻.doc

实验二 伏安法测电阻学院：经亨颐学院 班级： 理111班 姓名：程中明【实验目的】1、学医由测量电压、电流求阻值的方法(伏安法)及仪表的选择；2、学习减小伏安法中系统误差的方法。【实验仪器】检流计、电流表、电压表、滑动变阻器直流电源、待测电阻、开关和导线。【实验原理】如图2-1所示，测出通过电阻R的电流I及电阻R两端的电压U，则根据欧姆定律可知 以下讨论此种方法的系统误差问题1. 测量仪表的选择在电学实验中，仪表的误差是重要的误差来源，所以要选取适用的仪表。（1） 参照电阻器R的额定功率确定仪表的量限设电阻R的额定功率为P，则最大电流I为为使电流表的指针指向刻度盘的2/3处（最佳选择），电流表的量限为I/，即.设R100欧，P=1/8W,则I=0.035A,而I*3/2=0.035A所以取量限为50mA的毫安表较好。电阻两端电压为U=IR=3.5V,而U*3/2=5.3V,所以取量限50mA的电压表较好. (2)参照对电阻测量准确度的要求确定仪表的等级假设要求测量R的相对误差不大于某一ER，则在一定近似下按合成不确定度公式，可有如果对于准确度等级为a，特征值为Xn的电表，其最大绝对误差为，则=参照此关系和式，可知电流表等级应满足电压表的等级aU应满足对前述实例，则当要求ER时必须a10.99，au0.99即取0.5级的毫安表、电压表比较好，取0.1级也勉强可以。2. 两种连线方法引入误差如图2-2所示，伏安法有两种连线方法。内接法电流表在电压表的里侧，外接法电流表在电压表的外侧。（1） 内接法引入的误差设电流表的内阻为RA，回路的电流为I，则电压表测出的电压值U=IR+IRA=I(R+RA )即电阻的测量值Rx是Rx=R+RA可见测量值大于实际值，测量的绝对误差为RA，相对误差为RA/R。当RAR是可用内接法。（2）外接法引入的误差设电阻R中的电流为IR，又设电压表中流过电流为IV电压表的内阻为RV则电流表中的电流因此电阻R的测量值Rx是由于RVR时才可以用外接法。3. 用补偿法测电压的电路，分压器R1的滑动端C通过检流计G和待测电阻R的B端相接，调C点位置使检流计G中无电流通过，这时UAB=UDC.用电压表测出DC间电压，它等于电阻R两端的电压.而流过电流表中的电流仅是电阻的IR，而无电压表的IV，于是通过UDC与UAD的电压补偿，将电压表由AB间移至DC间，消除了由于电压表中的电流引人的误差.加入电阻R2是为了使滑动端C不在R1的一端.【实验步骤】 1、用内接法和外接法测量二待测电阻的阻值，要求测量的相对不确定度小于5%首先用万用电表测一下电阻值，再选取合适的电表去测量.调节Rp，使电流由小到大，测量几个不同电流、电压值. 2.用补偿法测量 参照图2一3连接电路，开始测量时先闭合开关S，调节Rp。得到合适的电流;其次用万用表测BC间电压，调节RP，和C点位置使UBC=O，再将RP2调到最大(降低检流计灵敏度)，闭合SG观察检流计的偏转，调RP1和C的位置使偏转为零，最后将RP2调节到最小再检查.测量几个不同电流值时的电压值。3. 绘制上述三种方法测量数据的电压、电流图线，并从直线斜率求出待测电阻值，并计算标准不确定度。4. 对比分析上述结果。【实验数据的记录与处理】外接法测15欧电阻数据记录表电压/V0.720.860.9220.7910.99电流/A0.04850.05820.06260.05360.0675电阻/欧14.8414.7714.7214.7514.66从图中可知，待测电阻的阻值为14.74欧由公式可得UR1=0.02998欧=0.03欧所以R1=14.740.03欧外接法测300欧电阻数据记录表电流/A0.0530.04750.04210.03660.0315电压/V14.913.4511.9110.458.94电阻/欧281.13283.15282.89285.51283.81由图可得R2=282.90欧计算得UR2=0.74欧所以R2=282.900.74欧内接法测300欧电阻数据记录表电流/A0.05110.04560.04060.03570.0304电压/V14.9713.4211.9510.518.99电阻/欧292.95 294.30 294.33 294.40 295.72 由图可得R3=294.06欧计算得UR3=0.46欧所以R3=282.900.46欧内接法测1500欧电阻数据记录表电流/A0.004450.004810.00520.005580.00593电压/V6.797.387.918.499.01电阻/欧1525.84 1534.30 1521.15 1521.51 1519.39 由图可得R4=1523.7欧计算得UR4=2.7欧所以R4=1523.72.7欧内接法测1500欧电阻数据记录表电流/A0.020980.024920.04电压/V6.237.4211.8电阻/欧296.95 297.75 295.00 由图可得R5=295.96欧计算得UR5=2.08欧所以R5=295.962.08欧【实验结果分析