电气测量 电阻的测量.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,3.1,电阻的测量,3.3.1,电阻测量的传统方法,1,、直读法,万用表测电阻,2,、伏安法,伏安法测电阻,3,、电桥法,万用表欧姆挡测电阻,优点：测量方便,缺点：若电池用久了，电动势与内阻会变化，产生误差较大，只能粗略测量电阻,Rx,R,_,G,E,r,+,伏安法,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,根据部分电路欧姆定律,R=U/I,求出电阻值,原理：,电路接法,电路接法,V,A,Rx,安培表内接法,安培表外接法,安培表外接法,误差分析：,V,A,Rx,由于电压表的分流，电流表测出的电流比通过电阻的电流大，这样计算出的电阻值要比实际值小,R,测,=U/I,=,U/(,I,Rx,+I,V,),=Rx/,Rv,Rx,适用条件,：,R,x,Rx,由于电流表的分压，电压表测出的电压比电阻两端的电压大，这样计算出的电阻值要比实际的大,适用条件：,R,x,R,A,图中若考虑安培表和伏特表的内阻影响，用两表示数算出的,R,测,=U/I,（）,A,比,R,真实值大,B,比,R,真实值小,C,引起误差的原因是,I,偏,大,D,引起误差的原因是,U,偏小,B C,V,A,Rx,下一题,图中若考虑安培表和伏特表的内阻影响，用两表示数算出的,R,测,=U/I,（）,A,比,R,真实值小,B,比,R,真实值大,C,引起误差的原因是,U,偏大,D,引起误差的原因是,I,偏小,B C,V,A,Rx,下一题,采用安培表内接法时，伏特表的示数为,1.2V,，,安培表的示数为,0.48A,，,安培表内阻为,0.50,，求被测电阻的真实值为多少？,解：,R,测,=U/I=1.2/0.48=2.5,R,测,=R,A,+R,X,R,X,=R,测,-,R,A,=2.5-0.5=2,下一题,用内阻为,3000,的电压表和内阻为,10,的电流表测电阻，在图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是,60V,，,电流表的示数都是,0.2A,，则,R,1,的测量值为,，,真实值是,，,R,2,的测量值为,，,真实值是,。,300,290,300,333,练习,.,用伏安法测电阻，采用电流表内接法和外接法，测得某电阻,R,x,的阻值分别为,R,1,和,R,2,，,则所测的测量值和真实值,R,x,之间的关系是 （,）,（,A,）,R,1,R,x,R,2,（,B,）,R,1,R,x,R,2,（,C,）,R,1,R,2,R,x,（,D,）,R,1,R,2,R,x,A,返回,如图利用伏安法测电阻,R,的值，当按图（,a,）,连接时，电表示数分别为,I,1,=2.1A,，,U,1,=45.8V,；,当按图（,b,）,连接时，电表示数分别为,I,2,=2.0A,，,U,2,=50V,，求,R,的实际阻值。（忽略电源内阻）,V,A,R,V,A,R,(a),(b),解,小结,伏安法测电阻,原 理：,部分电路欧姆定律,R=U/I,电路接法：,安培表内接法,安培表外接法,误差分析,安培表内接法,R,测,=U/I,=(U,Rx,+U,A,)/I=Rx+R,A,Rx,安培表外接法,R,测,=U/I,=U/(,I,Rx,+I,V,)=Rx/,Rv,Rx,线路选择,当待测电阻,R,x,R,A,时，,选用安培表内接法,3,、,电桥法测电阻,用伏安法、欧姆表法等方法测电阻,它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响。,使用电桥法测电阻是一种比较法,上述影响比较小,只要标准电阻很精确,检流计足够灵敏,那么被测电阻的结果就有较高的准确度。,3,、,电桥法测电阻,实验目的,1.,了解惠斯通电桥测量电阻的原理，学会正确使用电桥测量电阻的方法；,2.,了解电桥灵敏度的概念，学习对测量电路系统误差的简单校正；,3.,掌握箱式直流电桥的使用方法。,实验仪器,“,+,、,-”,为外接电源的输入端钮,“内、,G,、外”为检流计选择端钮,当“,G,和“内”由短路片连接时，则在“,G”,和“外”间需外接检流计，在“,G”,和“外”短接时，本仪器内置的检流计已接入桥路之中。,实验仪器,面板上的“,B”“G”,按钮，前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用时，“,B”,、“,G”,两个电健要同时使用，但需先按下“,B”,，再按下“,G”,；断开时则先松开“,G”,，再松开“,B”,，以保护检流计。,实验原理,线路原理,K,为电桥倍率,在测量时，要先知道,R,x,的估测值，本实验通过万用表测得，根据,R,x,的大小选择合适的电桥倍率，把,R,x,调到估测值，再细调，使电桥平衡。,利用惠斯通电桥测电阻，从根本上消除了采用其它方法时，由于电表接入而带来的系统误差，因而准确度也就提高了。,倍 率,有 效 量 程,分辨力,标准度等级指数（,C,）,基准值（,R,s,）,桥路电源,*,*,0.001,09.999,1m,2,2,1,内附,3V,0.01,099.99,10m,0.2,0.2,10,0.1,0999.9,100m,100,1,09.999K,1,1K,10,099.99K,10,0.5,1,10K,100,0999.9K,100,2,100K,15V,1000,09.999M,1K,2,5,1M,实验原理,电桥的灵敏度,上式是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否平衡，实验上是看检流计有无偏转来判断的。检流计的灵敏度总是有限的，例如我们实验中所用的张丝式指针检流计，指针偏转,1,格所对应的电流大约为,10,-6,A,，当通过它的电流比,10,-7,A,还要小时，指针的偏转小于,0.1,格，我们就很难觉察出来，假设电桥在,R,1,/R,2,=1,调到了平衡，则有,R,x,=R,0,，这时若把,R,0,改变一个量,R,0,，电桥就应失去平衡，从而有电流,I,g,流过检流计，但若,I,g,小到我们觉察不出来检流计偏转时，那么我们就会认为电桥还是平衡的，因而得出,R,x,=R,0,+R,0,，,R,0,就是由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差,R,x,。为此，我们引入电桥灵敏度,S,的概念，它定义为：,Rx,是在电桥平衡后,Rx,的微小改变量,(,实际上待测电阻,Rx,是不能变的，在测,S,时，改变的是标准电阻,R,0,),而,n,是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数，它越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也就越小。,电桥灵敏度的高低取决于电源电压的高低、检流计本身的灵敏度、四个桥臂的搭配以及桥路电阻的大小，因此，其并非固定值。,电桥灵敏度的测量,在电桥平衡时，使,R,0,改变,R,0,，而检流计指针偏离零点,0.2,格（人眼能觉察到的界限）。实际测量中往往是采取在电桥平衡时，,R,0,改变某一值,R,0,，使指针偏离零点为,2,格，然后再取,实验原理,电桥的优缺点,电桥的实质是把未知电阻和标准电阻相比较，而制造较高精度的标准电阻并不困难，用电桥测电阻时，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻作为桥臂，待测值可以达到其它三臂的标准电阻具有的准确度。,电桥电路中的检流计只用来判断电流有无，并不需要提供读数，所以选用的检流计只要求有高的灵敏度，其它方面并无苛求。,电桥的缺点主要是操作较烦，且不能测量非线性电阻。,实验内容,-1,1.,先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值。,2.,将电阻接到电桥上，根据电阻值选择电桥的倍率和读数旋钮（比较臂,R,0,），合适的比率将有,4,位有效数字的测量结果，也就是首位读数旋钮不为零。连接,“,G”,和“外”短接,，令电桥使用内置的检流计和内置的电源。,3.,按下电源开关按扭“,B”,，使电桥通电。起初电桥处于非平衡状态，点按检流计按扭“,G”,，可观察到指针的偏转。由偏转方向，判断读数调节的增减方向，相应调节最大的读数旋钮，使指针的偏转幅度减少。,实验内容,-2,4.,仿步骤,3,，依照从大到小的次序，不断调节电桥的读数旋扭，逐渐使电桥上的检流计指针指向零。,5.,最后，检查平衡电桥的灵敏度：在电桥平衡时，改变读数旋钮的值，使检流计指针偏移,n,格，相应的电阻值改变为,R,0,，计算电桥的灵敏度,实验内容,-3,6.,依上方法，测量几只阻值不同的电阻。,7.,根据下式估算测量的不确定度。,万用表测,R,x,（,）,倍率,K,电阻盘示值,R,0,(),测量值,R,x,=KR,0,(),偏转格量数,n,R,0,改变,R,0,(),灵敏度,S,R,x,=,0.2R,x,/S,参考表格,注意事项,箱式电桥使用时，电源接通时间均应很短，即不能将,B,、,G,两按钮同时长时间按下；测量时，应先按,B,后按,G,，断开时，必须先断开,G,后断开,B,。并养成习惯。,箱式电桥所用电源的电压大小请看清实验室提供的说明书或资料，按规定取值。,调节比较臂,R,0,的四个电阻旋钮时，应由大到小。当大阻值的旋钮转过一格，检流计的指针从一边越过零点偏到另一边时，说明阻值改变范围太大，应改变较小阻值旋钮。钮动旋钮时，要用电桥的平衡条件作指导，不得随意乱钮。,测量完毕后必须断开,B,和,G,，并仍使短路片处于“内接”状态，以保护检流计。,。,