伏安法测量线性电阻阻值(设计性)实验报告

物理实验报告（仅供参考）

姓名： 石朝阳 专业： 班级： 学号： 实验日期： 2009-9-22 实验教室： 5102-1 指导教师： 【实验名称】 伏安法测线性电阻阻值（设计性） 【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】

1.若要求电阻的测量误差

RXRX1.5%,应如何选择仪器和确定最佳测量条件?

2.对你所用仪器来说,两种接线方法(即内接法和外接法)其电表内阻给测量引起的系统误差各为多少?你采用哪一种方法?是否必须修正才能满足实验要求的

RXRX1.5%?

3.设计并绘出适当的线路图(图中标仪器规格,元件参数); 4.写出测量步骤设计好数据记录表格. 5.提出数据处理和误差估算方法. 【仪器和用具】(根据设计需要选择)

1.待测电阻两个(RX115;RX110K) 2.直流稳压电源一台

3.滑线变阻器（500,1.3A一只；23,3A一只；140，1A一只）

4.电压表:(0-2.5-5-10V,0.2级,电压灵敏度333.3/V)一只,(0-1.5-3V,0.5级,电压灵敏度200/V)一只

5.电流表:(0-50-100mA,0.5级,表头压降90mV)一只，(0-150-300A,0.5级,表头压降177mV)一只 6.开关数个,导线若干.

设计思路提示：（你的实验具体情况可能与下面不同，详细分析你的设计

方案，以下仅供参考）

1、实验原理：本实验要求用伏安法测量线性电阻的阻值，其实验原理是欧姆定律即：R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。

2、设计要求：用伏安法测量线性电阻的阻值的相对误差要不超过1.5％，即ER过伏安法测量线性电阻的阻值RV，通过IRx1.5%。通RxV，是间接测量，需要通过间接测量误差的传递公式而合成，据此： I①根据间接测量误差传递公式：ERRxIV1.5%。 RxIV假设电阻RX的误差平均地分配到V、I分误差上（误差均分原则）。 ②根据误差均分原则：

IV1.5%0.75%IV2对于电表这类的示值类的仪器，%I0.75%IV0.75% V仪量程。以上两式就是选择电流表和电压表等级的重要依据。

③选择电表：对于电表的选择，重要的两个参数就是电表的等级和量程。 因为

V0.75%VI0.75%，电表在等级的选择上必须选取小于等于0.75级的。根据国标规I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，选择仪器设备时还有一个节约的原则，就是：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，只有选择0.5级的电压表和电流表，在所提供选择的电压表中只有一只是0.5级的。而两只电流表都是0.5级的。还要分别对两个不同阻值的电阻的测量进行分析：

A、对于测量RX115，假设选取0.5级，1.5V的电压表，那么根据RVVI IRI1mV11.5100mA Rx115所以测量RX1时应选择0.5级，1.5V的电压表和0.5级，100mA的电流表作为测量仪器。 B、对于测量RX210K，同理可以得到I2mV23300A Rx210000所以测量RX2时应选择0.5级，3V的电压表和0.5级，300uA的电流表作为测量仪器。

④判断电流表的接法：

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：

如果RARV≥Rx，电流表外接，如图1所示；如果RARV＜Rx，电流表内接，如图2所示； A、 对于测量RX115，根据所选的电表：

RV2001.5300，RA90/1000.9，那么RVRA16.43

所以测量RX115时，电流表采用外接。 B、 对于测量RX210K，根据所选的电表：

RV2003600，RA177/0.3590，那么RVRA594

所以测量RX210K时，电流表采用内接。

RxIxmARxmAvIIVVAIvVx图1图2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：

Rx两端电压为VVx ，电流表上IIxIV，那么

联的结果，所引入的方法误差表示为：

RRVxV，实际是Rx与电压表内阻RV的并IRxRVRx （1） RxRxRv（2）、电流表内接，如图2所示：

2 IIx， 则 VVAVx，

VVAVx实际是Rx与电流表内阻RA的并联的结果，RARx，

IIx所引入的方法误差表示为：

RxRA (2)

A、对于测量RX115，选取的测量仪器是0.5级，1.5V的电压表，带入数据得到

Rx外0.72Rx内0.9，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RX210K，选取的测量仪器是0.5级，3V的电压表和0.5级，300uA的电流表，带入数据得到Rx外9434Rx内590，通过比较得应该采取电流表内接的接线电路。如图2

⑤、确定最佳测量条件：

使用的仪器选、电路的接线方式确定后，应选取最佳的测量范围。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

UI0.75% UIA、对于测量RX115，选取0.5级，1.5V的电压表，因为

V仪量程%,

V仪量程%0.75% ，又 V测V仪0.75%0.75%1V，

0.75%可得电压表的最佳测量范围为：1VV测1.5V

同理毫安表的最佳测量范围为：66.7mAI100mA（在此条件内都能满足误差要求）

B、对于测量RX210K，同理根据上例可得出

电压表的最佳测量范围为：2VU3V 电流表的最佳测量范围为：200AI300A

⑥、计算公式的修正：

A、对于测量RX115，我们采取电流表外接的接线电路。

Rx1VVIRV

B、对于测量RX210K，我们采取电流表内接的接线电路。

Rx2【注意事项】

VRA I1. 在最佳测量范围内采用多点测量法，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】（双击可见以下两表的计算过程）

A、对于测量RX115 RV300

V(v)I(mA)1.00071.11.05074.81.10078.21.150821.200861.250.11.30092.91.350971.4001001.4501.500Rx1()Rx114.75714.72714.75814.71214.63414.71714.67814.59514.68514.6959()Rx10.04255Rx1()0.060590.030580.062570.016220.061780.02150.017720.101330.01061

B、对于测量RX210K RA590

V(v)I(A)Rx2()2.001982.102082.202182.302282.402392.5025094102.602582.702692.802782.9023.0029506.29501.79497.79451.470.5487.59447.29481.99444.69477.1Rx2()35.572831.162127.138318.7460.58116.938423.406311.361425.976.5331Rx2()Rx2注意：

25.7412

1、 一定要用修正公式进行计算，得到Rx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】

A、对于测量RX1 ：

RX1RnX1i14.70

RX1RnX1i0.04

RX1100%0.27% 1.5%RX1B、对于测量RX2 ：

RX2RnX2i9.47k

RX2RnX2i0.03k

RX2 1.5%100%0.31%RX2【实验结果】

A、对于测量RX1 ：

RX1RX1RX1＝14.700.04RX1R100%＝0.28%X1

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RX2 ：

RX2RX2RX2＝(9.470.03)103RX2R100%＝0.32%X2

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】 略