实验用伏安法测电阻 实验一 伏安法测电阻_理化生_高中教育_教育专区

实验一伏安法测电阻一、实验目的 １．研究本实验两种基本电路的特征及系统误差，确定本测电阻的测量范围． ２．培养学生根据教材选择实验方案和实验器材的能力． 二、实验器材 直流电流表，支流电压表，被测电阻（电阻箱或标准电阻） ，蓄电池或学生电源，滑动变阻 器，导线，开关等。 三、实验研究 杂初中开设“伏安法测电阻”实验的目的，是使学生掌握部分欧姆定律及其应用，学会使用 安培表、伏安表。但是，作为物理教师，应根据实验要求，了解安培计、伏特计内阻对实验 误差的影响，掌握测量电路的特征，明确被测电阻的测量范围。 根据欧姆定律，测量未知电阻Ｒx=原则上只要用电流表和电压表测出通过该电阻的电流强 度Ｉ及电压Ｕ实验用伏安法测电阻，即可算出Ｒx 的值：Rx ? UI（a） (b) 其基本测量电路有两种，如上图（a）（b）所示，图（a）为电流表外接法，图（b）为电流 、 表内接法。一般来说，可以采用两种基本电路中的任何一种。但由于电流表和电压表总有一 定的内阻， 其内阻要串或并入被测电阻的电路中， 从而不可能同时准确测定电流值和电压值， 也就不能直接推算出准确的电阻值。为此，有必要研究这两种电路的特征、系统误差和适用 范围，以便根据实际测量的需要，选用合适的电路及一定规格的器材，把误差降低到最低限 度。

１． 电流表外接法。在图１４．７（a）所示的电路中，安培表实际上测量的是回路电 流Ｉ，他既包含通过电阻 Rx 的电流 I x ? U （ Rv 为伏特表的内阻)，即：Rx也包含通过伏特计的电流 I v ? URvI ? I X ? Iv ?故精确的电阻值 Rx 为：U U ? Rx RvRx ?? 若所测电阻直接采用 Rx ? U为：U I ?URvI进行计算实验用伏安法测电阻， 这样， 由于实验方法而产生的绝对误差 ? R? ?R =ㄧ Rx － Rx ㄧ=产生的相对误差为2 Rx Rv ? R xRx ?R ? ? Rx Rv ? Rx1 ? 100% Rv 1? RxRv有上式可见， 要使相对误差较小， 必须使?R R x >>1,即 Rv >> Rx 。如果欲使 R x≤１％，则 Rx ≤Rv100,因此 Rx 的值的选取与选用的伏特表内阻 RV 有关。以目前中学常用的一种２．５级伏特表为例，它是０～３Ｖ、０～１５Ｖ双量限，量程０～３的内阻 Rv ≈ １kΩ ，量程０～１５Ｖ的内阻 Rv ≈５kΩ ，因此，由 Rx ≤ ０Ω 的值，且 Rx 值愈小，误差愈小。 ２． 电流表内接法．在图（b）所示的电路中，电压表测量的电压 U v 为电阻 Rx 上的电Rv100得， Rx 只能取不大于１压 U 与电流表（ R A 为安培表的内阻）上的电压 U A 之和：UV ? U ? U A ? IRx ? IRA ? I ( Rx ? RA )故精确的电阻值 Rx 为：Rx ?若所测电阻采用 R? ? xUVI? RAUVI计算，则实验所产生的绝对误差为：? ?R ? R x ? R x ?UVIU ?( VI? RA ) ? RA相对误差为：?R R A ? ? 100% Rx Rx由此式明显看出，被测电阻值 Rx 愈大，测量误差愈小。

若希望相对误差在 1%以内，则得 到 Rx ＞100 R A 。中学常用的一种 2.5 级安培表，其 0.6A 档内阻为 0.135Ω 。若电流表内接 法采用这种电表，则被测电阻 Rx 的值不能小于 13.5Ω 。 由上面两种基本测量电路分析得知，产生的相对误差将随 Rx 的增大，用内接法测量将变 小，而用外接法则变大。当这两种电路测量的相对误差刚好相等时， Rx 值应满足下面关系 式：Rx RA ? Rx Rx ? RV2 Rx ? RA Rx ? RA RV ? 02 Rx ? ( R A ? R A ? 4R A RV )2? RV>> R A? Rx ? R A RV由上式可知，只有待测电阻 Rx 值约为两个电表内阻的 R A RV 时，相对误差相等，才 可不必考虑测量电路的接法。若待测电阻 Rx 偏离 R A RV 值，则必然有某一电路测量的相 对误差较小，而优于另一电路的测量。所以， Rx ?R A RV 是选择测量电路的依据。当 R A RV 时，采用外接法产生Rx ? R A RV时，采用内接法产生的误差较小；当 Rx ?的误差较小。 四、实验内容 １． 用电流表外接法测电阻。