伏安法测量线性电阻阻值(设计性).doc

成都信息工程学院物理实验报告姓名： 蔡青 专业： 班级： 学号： 实验日期： 2007-9-1下午 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,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?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();2.直流稳压电源一台;3.滑线变阻器（500一只；23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)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. 四、设计方案1、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，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。2、设计方案：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。回顾一下以前在理论课所讲的误差理论知识，我们知道通过伏安法测量线性电阻的阻值，是一个间接测量得到的，其误差也是间接测量误差，是需要通过误差的传递公式而合成的。那么我们不难得到：根据间接测量误差传递公式有：。这时候我们来一个假设（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，那就是误差均分原则。根据误差均分原则，那么对于这种形式，我们不会陌生吧，在仪器误差的相关章节，我说过，对于电表这类的示值类的仪器，。那以上两式就是选择合适电流表和电压表等级的重要依据。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，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，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，我们只有选择 0.5级的电压表和电流表，请大家看一看，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。所以，我们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，假设选取0.5级，1.5V的电压表，那么根据有所以测量时应选择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，同理可以得到所以测量时应选择0.5级，3V的电压表和0.5级，300uA的电流表作为测量仪器。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：一种是用与的大小相比较，如果，那电流表应该外接，如图1所示；如果，那电流表应该内接，如图2所示；A、 对于测量，根据所选的电表：，那么所以测量时，电流表采用外接。B、 对于测量，根据所选的电表：，那么所以测量时，电流表采用内接。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：两端电压为 ，电流表上，那么，实际是与电压表内阻的并联的结果，所引入的方法误差表示为： （1）（2）、电流表内接，如图2所示：， ， 则 ，实际是与电流表内阻的并联的结果，所引入的方法误差表示为： (2)A、对于测量，选取的测量仪器是0.5级，1.5V的电压表，带入数据得到，通过比较得应该采取电流表外接的接线电路。如图1B、对于测量，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，通过比较得应该采取电流表内接的接线电路。如图2、确定最佳测量条件：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A、对于测量，选取0.5级，1.5V的电压表，因为, ，又 ，故：可得电压表的最佳测量范围为：同理毫安表的最佳测量范围为：（在此条件内都能满足误差要求）B、对于测量，同理根据上例可得出电压表的最佳测量范围为：电流表的最佳测量范围为：、公式的修正：A、对于测量，我们采取电流表外接的接线电路。B、对于测量，我们采取电流表内接的接线电路。【注意事项】1. 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 B、对于测量 注意：1、 一定要用修正公式进行计算，得到的值。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