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1、成都信息工程学院成都信息工程学院 物理实验报告物理实验报告 姓名：黄春玲专业：班级：学号： 实验日期：2008-9-1下午实验教室：5206指导教师： 【实验名称】【实验名称】伏安法测线性电阻阻值（设计性） 【实验目的】【实验目的】 1. 学会简单的电路设计；明确如何选择仪器和确定最佳测量条件 2. 学会分析实验中的系统误差,掌握其修正方法 【实验要求】【实验要求】 1.要求电阻的测量误差%5 . 1 X X R R ,选择相应仪器并确定最佳测量条件。 2.分别计算两种接线方法(即内接法和外接法)其电表内阻引起的系统误差，选择一种方法满足实验要 求的%5 . 1 X X R R 。 3.设计并
2、绘出适当的线路图(图中标仪器规格,元件参数)。 4.写出设计步骤，记录数据。 5.数据处理，误差分析. 【仪器和用具】【仪器和用具】(根据设计需要选择) 1.待测电阻两个(KRR XX 10;15 11 ); 2.直流稳压电源一台; 3.滑线变阻器（500A3 . 1 ,一只；23一，一只；AA11403 ,只） ； 4.电压表: (0-1.5-3V,0.5 级,电压灵敏度 200V/)一只; 5.电流表: (0-50-100mA,0.5 级,表头压降 90mV)一只 (0-150-300A,0.5 级,表头压降 177 mV)一只 6.开关数个,导线若干. 【设计方案】【设计方案】 实验原理
3、实验原理：本实验要求我们用伏安法测量线性电阻的阻值，那其实验原理一定是 V R I ，即通过测量 电阻两端的电压，以及流过电阻的电流，根据欧姆定律计算得到电阻的值。 设计方案：设计方案： 1 1、 根据要求选择电表根据要求选择电表 1 1）确定电表的等级）确定电表的等级根据设计要求，我们通过欧姆定律得到电阻的值的相对误差要小于 1.5， 即1.5% x R x R E R 。 V R I ，是一个间接测量量，其误差也是间接测量误差，所以 根据间接测量误差传递公式有：根据间接测量误差传递公式有：1.5% x R x RIV E RIV 假设（这是一个误差的理论假设）总误差平均的分配到每个分误差上
4、，即误差均分原则。误差均分原则。 根据误差均分原则，根据误差均分原则，得到： 1、 1.5% 0.75%0.75%0.75% 2 IVIV IVIV 对于电表这类的示值类的仪器，% 仪 量程 。以上两式就是选择合适电流表和电压表等级的重 要依据。 因为0.75%0.75% VI VI ，就要求我们在等级的选择上必须选取小于等于 0.75 级的。从上 学期所操作过的实验我们知道，根据国家规定，电表的等级划分为：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 七个等级。那满足我们实验要求就有 0.1、0.2、0.5 三个等级的电表，但是在设计性实验中，我们选择仪 器设备时还有一个节约的原则
5、，即：在满足条件的情况下，首先考虑选择精度最低的仪器。那么在本实验 中，我们只能选择 0.5 级的电压表和电流表。 2 2）选择电表的量程）选择电表的量程 A、对于测量 1 15 X R，假设选取 0.5 级，1.5V 的电压表，那么根据 VV RI IR 有 1 1 1 1.5 100 15 m x V ImA R 所以测量 1X R时应选择 0.50.5 级，级，1.5V1.5V 的电压表的电压表和 0.50.5 级，级，100mA100mA 的电流表的电流表作为测量仪器。 B、对于测量 2 10 X RK，同理可以得到 2 2 2 3 300 10000 m x V IA R 所以测量
6、2X R时应选择 0.50.5 级，级，3V3V 的电压表的电压表和 0.50.5 级，级，300uA300uA 的电流表的电流表作为测量仪器。 2、 判断电流表的接线方法判断电流表的接线方法 对于伏安法测线性电阻阻值，电表的接法主要是指电流表在电路中内接还是外接。一般有两种判断方 法： 一种是用 AV RR与 x R的大小相比较，如果 xAV RRR，那电流表应该外接，如图 1 所示；如果 xAV RRR，那电流表应该内接，如图 2 所示； A、 对于测量 1 15 X R，根据所选的电表： 200 1.5300 V R ，90/1000.9 A R ，那么16.43 VA RR 所以测量
7、1 15 X R时，电流表采用外接。 B、 对于测量 2 10 X RK，根据所选的电表： 200 3600 V R ，177/0.3590 A R ，那么594 VA RR 所以测量 2 10 X RK时，电流表采用内接。 另一种判断方法另一种判断方法是根据内外接电路所带来的误差进行比较，选取误差小一些的接线方式进行具体实 验。方法如下 假设（1） 、电流表外接，如图 1 示： x R两端电压为 x VV，电流表上 xV III，那么 xV xV RRV IRR ，实际是 x R与电压表内阻 V R的并 联的结果，所引入的方法误差表示为： vx x x RR R R 2 （1） （2） 、电
8、流表内接，如图2所示： 图1 Rx mA v I IV Ix 图2 Rx mA v I VxVA xA VVV， x II ， 则 xA x A RR I VxV I V ， 实际是 x R与电流表内阻 A R的并联的结果， 所引入的方法误差表示为： Ax RR (2) A 、 对 于 测 量 1 15 X R， 选 取 的 测 量 仪 器 是 0.5 级 ， 1.5V 的 电 压 表 ， 带 入 数 据 得 到 9 . 072. 0 内外xx RR，通过比较得应该采取电流表外接的接线电路。如图 1 B、对于测量 2 10 X RK，选取的测量仪器是 0.5 级，3V 的电压表和 0.5 级，
9、300uA 的电流表，带 入数据得到5909434 内外xx RR，通过比较得应该采取电流表内接的接线电路。如图 2 3、 确定最佳测量范围确定最佳测量范围 实验中，使用的仪器选好了，电路的接线方式也确定了，在测量过程中应该有最佳的测量范围。确定 最佳测量范围的原则是：1、电表不能超过满量程。2、电表使用低于满量程时，由电表引起的测量相对误 差应满足要求%75. 0 I I V V A、 对于测量 1 15 X R，选取 0.5 级，1.5V 的电压表， 因为 %75. 0 % 1X V V V 测 仪 仪 量程 ，计算出V VV V X 1 %75. 0 %5 . 05 . 1 %75. 0
10、 % %75. 0 1 量程 仪 测 可得电压表的最佳测量范围为：VVV X 5 . 11 1 测 同理毫安表的最佳测量范围为：mAImA X 1007 .66 1 （在此条件内都能满足误差要求） B、对于测量 2 10 X RK，同理可得 电压表的最佳测量范围为：VVV X 32 2 测 电流表的最佳测量范围为：AIA X 300200 2 4、 公式修正公式修正 A、对于测量 1 15 X R，我们采取电流表外接的接线电路。 1x V V R V I R B、对于测量 2 10 X RK，我们采取电流表内接的接线电路。 2xA V RR I 【注意事项】【注意事项】 1. 在最佳测量范围内
11、采用多点测量法，且各点均匀。 2. 按照要求接好线路，检查无误后方能通电。 【数据记录【数据记录】 （双击可见以下两表的计算过程）（双击可见以下两表的计算过程） A、对于测量 1 15 X R300 V R B、对于测量 2 10 X RK590 A R 注意：注意： 1、 一定要用修正公式进行计算，得到 x R的值。 2、 可能有一些测量点不在测量范围，要舍去，用符合要求的测量点进行计算。 【数据处理】【数据处理】 A、对于测量 1X R： 1 1 14.70 X i X R R n 1 1 0.04 X i X R R n 1 1 100%0.27%1.5% X X R R 1.5% B、对于测量 2X R： 2 2 9.47 X i X R Rk n 2 2 0.03 X i X R Rk n 2 2 100%0.31%1.5% X X R R 1.5% 【实验结果】【实验结果】 A、对于测量 1X R： 111 1 1 14.700.04 100%0.28% XXX X X RRR R R 实验结果完全符合实验要求，说明该设计合理，操作正确，实验成功。 B、对于测量 2X R： 3 222 2 2 9.470.03) 10 100%0.32% XXX X X RRR R R ( 实验结果完全符合实验要求，说明该设计合理，操作正确，实验成功。 【问题讨论】【问题讨论】略
