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1、实验七 伏安法测电阻,Experiment 7 Determining resistance using the Voltmeter-ampere method,第三章 基础性实验,Chapter 3 Fundamental physical experiment,电阻,英文名resistance,它是物质的一种基本性质,是物质中阻碍电子流动的能力 ,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.,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 通常分为三大类:固定电阻,可变电阻,特种电阻,如万用表法、数字欧姆表法、电桥法、电位差计法、伏安法等。,伏安法的优点、
2、缺点:,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。,方法误差:是由接线方法不完善造成的;,仪表误差:是由电压表和电流表的准确度不高造成的。,电阻的测量Determining resistance,【实验目的 experimental purpose】,掌握用伏安法测电阻的原理和方法。,学会正确选择和使用稳定压电源、电流表、 电压表、滑线变阻器等电学常用仪器。,3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 表和电流表的参数。,【实验原理 experimental principle 】,1.方法误差method error,外接法,外
3、接法测量的相对误差:,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、电流表的读数,内接法,测量的相对误差:,待测电阻阻值的修正公式:,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,可依据下面的内容来进行判定:,若,内接法误差小于外接法误差;,则外接法的误差小于内接法的误差。,若,若待测电阻,采用内接法测量或外接法测量待测电阻都可以,其中电压表的内阻和电流表的内阻 由实验室给出,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确度等级。若电压表、电流表的 准确度等级(degree of accuracy )分别是
4、aU 和aI,电流表的最大允许误差:,电压表的最大允许误差:,其中,U是电压表的量限,是电流表的量限,电压的不确定度和电流的不确定度分别取:,此时的置信概率是0.683。,aU 和aI分别为电压表、电流表的准确度等级, 实验室给出,aU=0.5,aI=0.5。,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 和的电流分量,,得电阻的相对不确定度为:书公式(3.7.12),若要求电阻的相对不确定度0.5%, 可证两表指针 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, 电阻的相对不确定度则越小。,【实验仪器 experimental device】,直流稳压电
5、源,滑线变阻器,直流电流表,直流电压表,【实验任务 experimentalassignment】,分别测量标称值为20、220及510的电阻 的实际阻值,并要求测量结果的相对不确定度,【实验步骤 experimentalstep】,1根据待测电阻RX的标称值分别选择合适的电压表、 电流表量限,使Um Im与被测电阻的标称值接近。,如:Rx =20,选Im=75mA、Um=1.5V,,Im=15mA:RA1.7; Im=30mA:RA0.9; Im=75mA:RA0.4;,RA与RV值实验室给出:,Um=1.5V:RU1.5k; Um=3.0V: RU3.0k; Um=7.5V :RU7.5k
6、;,2根据待测电阻的标称值及相应的RU、RA值,与,的数值比较,决定采用内接法或外接法。,3按照“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2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 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K2打向 左侧或右侧,用单次测量法依次分别测量各电阻。,Rx,V,mA,R,E,K,K,测得的数据记入下列表格中。,采用_法,表的量程Vm _ ,Im _, RA _ ,RV _,说明:5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。,电压的不确定度和电流的不确定度分别取:,aU 和aI分别为电压表、电流表的准确度等级, 实验室给出,aU=0.5,aI=0.5。,电阻的相对不确定度为:书公式( 3.7.12 ),电表的准确度等级分为: a=0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级。,电流表的准确度等级的定义:如在电流表的所有 指示值I的刻度上检验它与客观值I0的差异,这个 差异就是表的误差I= I I0。在不同的刻度下 误差不同。其中最大的误差项用Im表示(可正 亦可负)。被校表的等级数为:,其中,Vm、Im是电压表、电流表的量限,同理电压表的准确度等级的定义:,return,