文档介绍：电阻的测量——伏安法
电阻的测量是电磁学实验中的普遍的测量,其测量方法很多,如用欧姆表法,伏安法,比较法、电桥法、补偿法等等,也可用交流测量,本实验用伏安法。
一、实验目的
学****伏安法测电阻的方法。
学会仪表的选择。
学****伏安法中减少系统误差的方法。
二、实验原理
如图11-1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
图11-1
以下讨论此种方法的系统误差问题。
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
(11-1)
为使电流计的指针指向度盘的处(最佳选择),电流计的量限为,即。
设Ω,,则,而,所以电流计取量限为50mA的毫安计较好。
电阻两端电压为,而,所以电压计取量限5V的伏特计较好。
(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,则按误差传递公式,可有
按误差等分配原则取
(11-2)
对于准确度等级为,量限为的电表,其最大绝对误差为,则
参照此关系和式(11-2),可知电流计等级应满足
(11-3)
电压计的等级应满足
(11-4)
对前述实例(I=,),则当要求时,必须
、伏特计较好,。
两种联线方法引入的误差
如图(2)所示,伏安法有两种联线的方法。内接法——电流计在电压计的里侧,外接法——电流计在电压计的外侧。
(图11-2)
(1)内接法引入的误差
设电流计的内阻为,回路电流为I,则电压计测出的电压值
(11-5)
即电阻的测量值是
(11-6)
可见测量值大于实际值,测量的绝对误差为,相对误差为。当<<时,可用内接法。
(2)外接法引入的误差
设电阻R中的电流为,又设伏特计中流过电流为,伏特计内阻为,则电流计中电流
(11-7)
因此电阻R的测量值是
(11-8)
由于,所以测量值,测量的相对误差
式中负号是由于绝对误差是负值,只有当时才可以用外接法。
三、实验仪器与用具
直流稳压源、电阻箱、滑线变阻器、二极管、电流表、电压表、开关与导线
四、实验内容
1. 伏安法测电阻
用内接法和外接法测量二个待测电阻的阻值,要求测量的相对不确定度小于5%。先用万用表粗测待测电阻的阻值。选取合适的电表测量,选择合适的控制电路(制流电路、分压电路),调节电路,使I由小到大。测量二组I,U初值,使伏安特性曲线,并求出待测电阻值。
2. 测量