用伏安法測電阻
根據歐姆定律,如果測出電阻兩端的電壓V 及通過電阻的電流I,則可計算出電阻值R
(R = V / I )。這種測量電阻的方法稱伏-安法。伏安法原理簡單,測量方便,但由于電壓表和
電流表內阻的影響,往往給測量結果帶來明顯的系統誤差,為減少測量誤差,必須在實驗
中選擇適當的實驗方法和合適的儀器。
【實驗目的】
1.掌握用伏安法測電阻的方法;
2.學習使用恒流源、穩壓源和數字式萬用表;
3.學習用作圖法處理數據。
【實驗原理】
圖1 電流表外接法 圖2 電流表內接法
伏-安法測電阻的原理如圖1 和圖2 所示,用電表測得電阻的電壓、電流后,通過歐姆
定律R = V / I ,即可計算出電阻值。伏-安法測電阻有電流表外接和電流表內接兩種接線方
法。由于電表內阻的影響,不論采用哪一種接法總存在方法誤差,但經修正后都可獲得正
確結果。
1.電流表外接法
圖1 為電流表外接法。在外接法中,電壓表和待測電阻Rx并聯后再與電流表串聯,故
電壓表指示值就是Rx上的電壓Vx;而電流表的指示值I卻包含了通過電壓表的電流IV,即V = Vx I = Ix + IV.若用RV表示電壓表的內阻,則用外接法測得電阻值為
此方法測得電阻比實際電阻Rx偏小,由電壓表內阻引入的誤差可用下列公式修正
由式(3)可知當Rx<<RV時,Rx≈R 即電阻阻值較小時可采用電流表外接法測量。
2.電流表內接法
圖2 為電流表內接法。內接法中電流表和待測電阻Rx串聯后與電壓表并聯。故電流表
指示值等于通過Rx的電流Ix;而電壓表的指示值V卻包含了電流表上的電壓降VA
即I = Ix V = Vx+VA ,若RA表示電流表的內阻,則用內接法測得電阻值為
此方法測得電阻比實際電阻Rx偏大,由電流表內阻引入的誤差可用下列公式修正
由式(7)知 當R x>> RA時,Rx≈R, 即電阻阻值較大時,可采用電流表內接法。
實際測量時常采用多次測量方法,改變測量電路中的電壓和電流,得到一組電壓電流
值,做出元件伏安曲線。純電阻的伏安曲線應該是一條通過原點的直線,利用作圖法或者
最小二乘法求出直線的斜率即可求出元件的電阻值。
【實驗儀器】
數顯直流穩壓電源,數顯直流恒流電源,數字萬用表,接線板,待測電阻Rx1、Rx2、Rx3和導線若干。接線板如如圖3 所示,每9 孔為一節點(各點在板的內部是連通的),節點與節點不連通。元件與其接插時,必須垂直插入。
【實驗內容】
1.本實驗用數字萬用表的電阻檔,測量三個待測電阻阻值,記錄在附表1 中。
2.用穩壓源作為電源(測量電路見圖4),用伏-安法測量待測電阻Rx3。電壓值由穩壓源表
頭直接讀出,電流值用萬用表測量。將測量數據記錄在附表3 中,同時用作圖法求出該電
阻的阻值。
3.用恒流源作為電源(測量電路見圖5),用伏-安法測量待測電阻Rx1。電流值由恒流源表
頭直接讀出,電壓值用萬用表測量。將測量數據記錄在附表2 中,同時用作圖法求出該電
阻的阻值。
4.分別用恒流源和穩壓電源作為電源,用伏-安法測量待測電阻Rx2,將測量數據記錄在附
表4 中,同時用作圖法求出該電阻的阻值。
【注意事項】
1.本實驗使用數字萬用表,首先將表盤旋鈕撥至所要測的物理量的相關檔上,隨后將表
筆插入所要測量的插孔中,即可開始測量。
2.當萬用表選擇電流測量時,千萬不能測量線路中的電壓,否則將燒壞電表。
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