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1、大学物理实验电子教案,大连民族学院大学物理实验中心,作者 郑建洲,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,在电子产品
2、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、常见的有型碳膜电阻、型金属膜电阻、型线绕电阻等。,可变电阻又称为电位器，,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、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
3、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,
4、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（）,若要求电
5、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.
6、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；,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
7、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（）,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,
