电阻优化测量

1、实验一 电阻优化测量电阻测量是电学中常用的物理测量之一，在电阻测量中有许多测量方法，他们都有着自己的测量特点和使用范围，其测量误差也不大相同。测量电阻时应根据电阻特性、阻值大小及提供的条件和具体要求选择相应的实验仪器和实验方法，设计优化测量方案。【实验目的】（1）根据被测电阻的性质及阻值大小，学会实验方案、测试方法、仪器选择的合理确定，培养实验设计和独立工作能力。（2）根据不同被测对象和测量特点，学会分析误差和减小误差的方法，进一步培养分析问题和解决问题的能力。【可选用实验仪器】电压表，电流表，滑线变阻器，单臂电桥（箱式），惠斯登电桥（直线型），标准电阻，直流检流计，电阻箱，稳压电源，单刀开关

2、，双刀开关，待测电阻（2000、200、20），导线若干。【实验内容和要求】1、 根据实验目的及可选用实验仪器、待测电阻阻值情况，进行优化设计，尽可能减小系统误差，确定出一种测量方案。2、 对于10、20的待测电阻，要求测量结果的相对不确定度小于2%；200、1000、2000的待测电阻，要求测量测量结果的相对不确定度小于0.5%。 3、 也可以从下列题目中选择一个进行设计。（1）伏安法测电阻的系统误差研究，设计一种消除此误差的测量方案。（2）单臂电桥测电阻的研究 （可从测量范围、比较臂、减小测量误差等方面进行分析）。（3）对一待测电阻（阻值在20左右）分别用伏安法、补偿法进行测量，要求测量测

3、量结果的相对不确定度小于1.5%，评价两种测量方法的优缺点，权衡利弊，选取适宜的测量方法。（4）设计出一种用惠斯登电桥测量待测电阻的实验方案，要求测量测量结果的相对不确定度小于0.5%.【实验提示】本实验根据不同被测对象和测量特点，我们可将它分为以下几个子题目：（1）低值电阻测量优化。（2）中值电阻测量优化。（3）高值电阻测量优化。（4）非线性电阻测量优化。本实验中要求学生针对某一子题目从以下两方面进行研究：（1）对同一元件用不同的测量仪器和不同的实验方法进行研究（可从仪器特点、误差情况、方法的引申以及他们对测量结果的影响等方面进行考虑）。（2）对不同的元件采用合理的实验方法、测量电路、实验仪

4、器的选择（可从实验结果的比较、尽量减小系统误差、或对系统误差进行修正、完善测量方法求得最佳实验结果等方面进行考虑）。（一） 中值电阻的测量中值电阻一般指1106范围内的电阻，测量中值电阻的方法一般有以下几种：1、 欧姆表法；2、伏安法；3、补偿法；4、替代法；5、单电桥法；6、数字化测量。测量时应注意以下事项：1、 接线时必须先断开线路开关，滑线变阻器输出电压调至最小；2、 测量待测电阻时，根据实验参数估算电压表与电流表的量程，要是待测电阻两端的端电压值大于2/3量程。3、 直流电位差计接入被测回路时，高电位与高电位相接，低电位与低电位相接；4、 使用电位差计中的电键按钮及灵敏电流计的灵敏度选

5、择开关时，首先只能选用较低的灵敏度，然后逐步增加检流计灵敏度，要先粗调，再细调；5、 标准电阻的电流端钮接电源回路，电压端钮接测量回路；（二） 低值电阻的测量低值电阻一般指1以下的电阻。通常被测对象有：电机电枢绕组、安培表内阻、分流器电阻、电流互感器的原线圈电阻、短导线和汇流排电阻等。测量小电阻时必须要考虑连接导线电阻和接触电阻（总称附加电阻）对测量结果的影响。一般情况下附加电阻约为10-510-2。假定附加电阻为0.001，若被测电阻的阻值为0.01，则附加电阻的影响可达10%，如果被测电阻的阻值在0.01以下，就必须要考虑导线本身电阻和接触电阻对测量结果的影响。接触电阻是指电流从一个导体过

6、渡到另一个导体所遇到的电阻。接触电阻与接触表面的面积、接触表面的情况（平滑、粗糙、清洁、脏污、氧化膜的厚度等）级接触的紧密程度等有关。测量小电阻时必须采用能消除接触电阻和接线电阻的测量方法，为此，通常采用四端接法。图1-1为待测黄铜棒和标准电阻的四端接线柱示意图，图中C1、C2为电流端接线柱，在把他接入测量电路时通常与电源回路相接；P1、P2为电压端接线柱，它通常与测量回路相接。这样可以减小附加电阻对测量结果的影响。测量低值小电阻的方法一般有以下几种：1、 欧姆表法；2、伏安法；3、直流电位差计法；4、双电桥法；5、数字化测量。（三） 高值大电阻的测量高值大电阻一般指106以上的电阻，其测量对

7、象是不良导体、半导体和绝缘体材料的电阻，以及由这些材料所构成的元件的电阻。在高值大电阻的测量中，温度、湿度、试验电压、测量时的电流途径等因素都会影响测量结果。因此，在测量大电阻时，必须考虑可能影响测量电阻值的一些因素。测量中某些路径的泄漏电流有可能对测量结果带来不容许的误差，因此必须采取保护措施。工程上测量绝缘电阻最常用的方法是应用兆欧表，使用兆欧表测量绝缘体电阻时要注意接线端钮“E”要接地，“L”端要接被测物，不能接反。测量大电阻的方法有：a) 伏安法；2、检流计法；3、直流放大器法；4、电容充放电法；5、高阻电桥法；6、大电阻的数字化测量。【问题思考】1、 本实验所给定的待测电阻属于什么范围（低值、中值