中学物理实验中用电压伏安法测电阻的精确度研究论文综述.doc

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文件综述

题　　目　中学物理试验中用电压赔偿法提升
伏安法测电阻正确度研究 　　　　

3　月　12　日

中学物理试验中用电压赔偿法提升伏安法测电阻正确度研究
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摘要: 伏安法测电阻是中学物理试验中关键测量电阻方法, 因为物理思绪清楚, 方法简单, 所以。但也有系统误差产生, 对于系统误差产生进行分析, 利用电压赔偿法对伏安法测电阻内接法和外接法进行修正, 得以减小误差。对于科学研究来讲, 试验能够做到科学性, 而且能够得到正确数字是最理想。这电压赔偿法试验难度有所提升, 这怎样选择电表和试验链接方法也含有研究性, 赔偿法正确测量能够应用于工业生产和试验室科研工作。
关键词: 伏安法测电阻; 电压赔偿法; 系统误差;
（一）研究现实状况:
电阻测量最基础方法是伏安法, 其基础原理是部分电路欧姆定律, 即用伏特表测出电阻两端电压, 用安培表测出流过电阻电流, 依据R=U/I测算出电阻。但因为实际伏特表电阻不可能是无穷大, 实际安培表电阻不可能等于零, 故不管采取安培表内接法或者外接法, 都存在测量系统误差, 只是在不一样情况下选择安培表内、 外接法能降低相对误差而已。那么能否用伏安法正确测出待测电阻阻值呢？为此必需首先搞清安培表内外接法测电阻误差原因在哪里, 然后用电压赔偿法进行改造。
（二）关键参考文件:
在《一般物理试验2电磁学部分（第四版）》中, 对伏安法测电阻试验原理和误差分析做出解释。[5]
伏安法测电阻内接法和误差分析:
电路: 如图1。 结果: 测量值偏大, 即R测〈R。
定性解释: 电流表内接时, 电流表读数与R中电流相等。但因为电流表内阻RA≠0, 而含有分压作用, 使电压表读数大于R两端电压, 所以, 由R测=U/I算得电阻偏大。　
定量分析: 因为电压表所量得是R和RA串联电压, 所以测得值

　　所以, 在待测电阻R》RA时(这时电流表分压很小), 内接法误差小。
外接法（电路: 如图2）。　
　　 结果: 测量值偏小, 即R测〈R。
　　定性解释: 电压表读数与R两端电压相等。但因为电压表内阻RV≠∞, 而含有分流作用, 使得电流表读数大于流过R电流, 所以由R测=U/I算得电阻值偏小。 定量分析: 因为电流表量得是经过R和RV总电流, 所以测得值是R和RV并联等效电阻。

所以, 在待测电阻R《RV(这时电压表分流很小)时, 外接法误差小。
分析关键误差是系统误差产生。
在《试验数据处理》中有对系统误差分析: 1、 系统误差对测量结果影响; 2、 系统误差表示和确定; 3、 系统误差发觉和检验; 4、 系统误差限制和消除; [8]
在《物理学试验与指导》中有分析: 1、 系统误差产生与修正; 2、 电表量程选择对测量结果影响; [1]
在《大学物理试验教程》中有对试验线路比较与选择和电源使用规则
电源使用规则: （1）依据试验线路和具体设备, 在接线前首先估量电路中可能出现电流和电压大小, 初步判定所用电表和其她试验器件规格是否适用。在把握不大情况下, 尽可能先用大量程, 最终依据试验情况改用合适量程。（2）使用直流电源时, 注意正负极性, 按回路连接法连接。（3）在接线过程中, 输出电压必需逆时针旋至最小。（4）使用电源要严防短路, 短路就是电路电阻极小, 致电流极大, 使电路烧毁、 电源损坏。[2]
在《大学物理试验》中有对直流电压表、 直流电流表和滑线变阻器介绍; 电表量程选择做解释; [3]
赔偿法 :
定义: 采取一个能够改变附加能量装置, 用以赔偿试验中某部分能量损失或能量交换, 使得试验条件满足或靠近理想状态。
电压赔偿原理: 由稳压电源E1和滑线变一阻器R。组成一个分压电路, 所分得电压用电压表V测出。由稳压电源E2、 待测电阻Rx二和电流表A组成一闭合回路, 当Rx两端电压与分压器分得电压相等时, 检流计G指零。此时电路达成赔偿.电压表示数就等于Rx二两端电压。此时电压表既能测出Rx二两端电压, 又不从E2k2ARx回路中分得电流。所以此时电压表相当于内阻为无穷大电压表。而电流表测出电流就是经过Rx电流。这么很轻易由欧姆定律公式求出Rx之值。[6]
内接法电压赔偿法改装电路图
外接法电压赔偿法改装电路图; [7]

(三) 结论
伏安法测量电阻时, 误差关键是电流表和电压表内阻带来系统误差.另外其被测电阻所流过电流是由电源电压所决定, 在测量中, 电压表最小量程为3V,通常情况电表读数在量程2 /3至满量程范围内, 读数误差最小, 但考虑在2V - 3V时, 流过电阻电流过大, 流过电阻电流过大使电阻发烧, 阻值会增加, 所以试验中电压最大只取1V.而应用赔偿法测量电阻, 被测电阻所流过电流是能够控制, 被测电阻虽仍有微量电流流过, 但0.5mA或更微小电流流过被测电阻所造成影响是完全能够忽略.由此可见, 利用赔偿法测电阻, 既能够避免伏安法测电阻时因为电表内阻引入误差, 又能够避免电桥法测电阻时因为比率臂电阻不正确引入误差, 不失为一个正确测量电阻方法.
参考文件
[1] 陈曙.物理学试验与指导[M](第二版).北京: 中国医药科技出版社,
[2] 崔玉广, 隋成玉.大学物理试验教程[M].大连: 大连理工大学出版社,
[3] 吴建忠, 舒象喜等.大学物理试验[M].成都: 西南交通大学出版社,
[4] 陶淑芬, 李锐等.一般物理试验[M].北京: 北京师范大学出版社, [5] 杨述武, 赵立竹等.一般物理试验2电磁学部分[M](第四版).北京: 高等教育出版社,
[6] 沙振舜, 周进等.现代物理试验手册[M].南京: 南京大学出版社,
[7] 蔡燃, 陈清梅.伏安法测电阻电压赔偿法研究[D].北京: 首都师范大学,
[8] 李耀清.试验数据处理[M].合肥: 中国科学技术大学出版社,