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1、大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心作者作者 郑建洲郑建洲大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心实验七实验七 伏安法测电阻伏安法测电阻Experiment 7 Determining resistance using the Voltmeter-ampere methodChapter 3 Fundamental physical experiment 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心 电阻，英文名电阻，英文名resistance，它是物质的一种基本它是物质的一种基本性质，是物质中阻碍电子流动的能力性质，是物
2、质中阻碍电子流动的能力，与物质的尺寸、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。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，特种电阻通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心 在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电在电子产品中，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、常见的有阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有型
3、碳膜电阻、型金属膜电阻、型线绕电型碳膜电阻、型金属膜电阻、型线绕电阻等。阻等。可变电阻又称为电位器，可变电阻又称为电位器，特种电阻特种电阻大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心如万用表法、数字欧姆表法、电桥法、电位差计如万用表法、数字欧姆表法、电桥法、电位差计法、伏安法等。法、伏安法等。伏安法的优点、缺点：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。非线性电阻在某一电流时的电阻值。方法误差：方法误差：是由接线方法不完善造成的；是由接线方法不完善造成的；仪表误差：仪表误差：是由电压表和电
4、流表的准确度不高造成的。是由电压表和电流表的准确度不高造成的。电阻的测量电阻的测量Determining resistance 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心【实验目的【实验目的 experimental purpose】掌握用伏安法测电阻的原理和方法。掌握用伏安法测电阻的原理和方法。学会学会正确选择正确选择和使用稳定压电源、电流表、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。电压表、滑线变阻器等电学常用仪器。3 3了解和掌握减小这两种误差的途径和方法，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并根据测量不确定度
5、的要求合理选择电压 表和电流表的参数。表和电流表的参数。大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心【实验原理【实验原理 experimental principle】1.方法误差方法误差method error大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心外接法外接法外接法外接法测量的相对误差：测量的相对误差：待测电阻阻值用下面修正公式：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、电流式中为外接法测量时电压表、电流表的读数表的读数 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心内接法内接法 测量的相对误差：测量的相对误差：待测
6、电阻阻值的修正公式：待测电阻阻值的修正公式：大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心对于给定的待测电阻及已选定的电流表、电压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：依据下面的内容来进行判定：若若内接法内接法误误差小于外接法差小于外接法误误差；差；则则外接法的外接法的误误差小于内接法的差小于内接法的误误差。差。若若若待若待测电测电阻阻采用内接法采用内接法测测量或外接法量或外接法测测量待量待测电测电阻都可以阻都可以 其中其中电压电压表的内阻表的内阻和电流表的内阻
7、和电流表的内阻由实验室给出由实验室给出大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心仪器误差仪器误差 instrument error电压表和电流表的最大允许误差决定于它们的准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、电流表的确度等级。若电压表、电流表的准确度等级准确度等级(degree of accuracy)分别是分别是aU 和和aI电流表的最大允许误差：电流表的最大允许误差：电压表的最大允许误差：电压表的最大允许误差：其中，其中，U是是电压电压表的量限，表的量限，是电流表的量限是电流表的量限 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教
8、学中心电压电压的不确定度和的不确定度和电电流的不确定度分流的不确定度分别别取：取：此此时时的置信概率是的置信概率是。aU 和和aI分分别为电压别为电压表、表、电电流表的流表的准确度等准确度等级级，实验实验室室给给出，出，aU，aI。大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心 用伏安法测电阻，其电阻的不确定度，由两个用伏安法测电阻，其电阻的不确定度，由两个分量组成，一个是电压分量分量组成，一个是电压分量 和的电流分量，和的电流分量，得电阻的相对不确定度为得电阻的相对不确定度为:书公式书公式（）若要求电阻的相对不确定度若要求电阻的相对不确定度0.5%,可证两表指针可证两表指针
9、偏转量应同时大于满度的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，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。电阻的相对不确定度则越小。大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心【实验仪器实验仪器 experimental device】直流稳压电源直流稳压电源 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心滑线变阻器滑线变阻器 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心直流电流表直流电流表 大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心直流电压表直流电压表 大连民族学院大学物理实验
10、教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心【实验任务【实验任务 experimentalassignment】分分别测别测量量标标称称值为值为20、220及及510的的电电阻阻的的实际实际阻阻值值，并要求，并要求测测量量结结果的相果的相对对不确定度不确定度大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心【实验步骤【实验步骤 experimentalstep】1根据待根据待测电测电阻阻RX的的标标称称值值分分别选择别选择合适的合适的电压电压表、表、电电流表量限，使流表量限，使Um Im与被与被测电测电阻的阻的标标称称值值接近。接近。如：如：Rx=20，选选Im=75mA、Um，Im
11、=15mA：RA；Im=30mA：RA；Im=75mA：RA；RA与与RV值实验室给出值实验室给出:Um：RU；Um：RU；Um=7.5V：RU；大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心2根据待根据待测电测电阻的阻的标标称称值值及相及相应应的的RU、RA值值，与，与的数的数值值比比较较，决定采用内接法或外接法。，决定采用内接法或外接法。3按照按照“走线合理、操作方便、易于观测、实验安全走线合理、操作方便、易于观测、实验安全”的原则布置仪器，并按图的原则布置仪器，并按图2接好线路（电路图可自行设接好线路（电路图可自行设计）（稳压电源应首先旋至输出较低位置，滑线变阻计）（稳
12、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）。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，把根据待测电阻的标称值及确定的接法，把K2打向打向左侧或右侧，用单次测量法依次分别测量各电阻。左侧或右侧，用单次测量法依次分别测量各电阻。大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心RxVmAREKK大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心U(v)I(mA)测量值Rx修正值 Rx相对不确定度 UR/R结果表达式：测得的数据记入下列表格中。测得的数据记入下列表格中。采用采用
13、_法，表的量程法，表的量程Vm _,Im _,RA _,RV _说明：说明：5组读数都要从表的半偏开始读数。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。最后一格按电流表、电压表先满偏为准测另一项。大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心电压电压的不确定度和的不确定度和电电流的不确定度分流的不确定度分别别取：取：aU 和和aI分分别为电压别为电压表、表、电电流表的准确度等流表的准确度等级级，实验实验室室给给出，出，aU，aI。电阻的相对不确定度为电阻的相对不确定度为:书公式书公式（）大连民族学院大学物理实验教学中心大连民族学院大学物理实验教学中心电电表的准确度等表的准确度等级级分分为为：，七个等，七个等级级。电流表的准确度等级的定义电流表的准确度等级的定义：如在如在电电流表的所有流表的所有指示指示值值I的刻度上的刻度上检验检验它与客它与客观值观值I0的差异，的差异，这这个个差异就是表的差异就是表的误误差差I=I I0。在不同的刻度下。在不同的刻度下误误差不同。其中最大的差不同。其中最大的误误差差项项用用Im表示（可正表示（可正亦可亦可负负）。被校表的等）。被校表的等级级数数为为：其中，其中，Vm、Im是电压表、电流表的量限是电压表、电流表的量限同理电压表的准确度等级的定义：同理电压表的准确度等级的定义：return