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伏安法测量电阻值的不足及改进(2)

2011-06-28 09:26阅读:
三、 电流表外接法
1、 常规方法(教科书中介绍的方法)
原理接线图如图3所示,RV为电流表的内阻值。图中可看出电压表的分流作用,电流表测出的电流值比实际通过待测电阻RX的电流值要大些,这样计算出来的电阻值就要比实际值小些,即偏小。实际测量时,合上开关S1,适当调节W,读出二个电表的读数,分别记做U4和I4,则有U4/I4= =RV‖RX=(RV×RX)/(RV+RX)< RX,即计算值为RV与RX的并联电阻值,偏差值=测量值—实际值=(RV×RX)/(RV+RX)- RX = -RX2 /(RV+RX)(负号表示偏小,下同),如果只知道电压表的正确内阻值RV,则修正后得RX=(RV× )/(RV- ),但同样往往不知道电压表的正确内阻值RV,此时就无法修正测量值,只能把测量值 当作实际值RX来近似处理,从而产生了误差,相对误差为η=(测量值-实际值)/ 实际值×100%=-RX/(RX+RV)×100%,当RV远远大于RX即RV»RX时,相对误差很小。这也同样解释了电流表外接法的适用条件是:待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多。
2、 改进方法
原理接
线图如图4所示,比原理图3多了一只开关S2和一只并联附加电阻 (阻值稍小些)。实际测量时,先将开关S1合上,S2断开,适当调节W,读出二个电表的读数,分别记做U5和I5,则有
U5/I5= RV (4)
然后把开关S2也合上,再读出二个电表的读数,分别记做U6、I6,则有
U6/I6= RV‖ ‖RX (5)
结合式(4)与(5)可得
RX=(U5/I5)×(U6/I6)/[(U5/I5)-(U6/I6)] (6)
同样式(6)中,待测电阻RX的计算公式中没有电压表内阻RV一项,也没有附加电阻 一项,即消除电压表内阻值RV对测量的影响。

四、 注意事项
为了实验操作方便与顺利进行,电压表与电流表要选用直流表,且量程要合适,具体接线时,不要把正负接线端钮极性接反了;滑线变阻器的作用是限制工作电流,降低工作电压,具体选用时,可选阻值稍大一点的,以防电路烧毁;为了安全,通电前要把W值调至最大,调节时再慢慢调小,附加电阻R与 可用电阻箱来代替,这样会使电路调节来得更方便;另外在选用电流表内接法或电流表外接法前,需用万用表欧姆档粗略的测量一下待测电阻的阻值,以决定选用方法。一般来说,学生实验用电流表的内阻值很小,在几欧姆以下,而学生实验用电压表的内阻值很大,在几十万欧姆以上。
五、 结束语
从上所述,改进后的方法,不仅测量精度大大提高,而且不必知道仪表内阻及附加电阻的阻值,也即完全消除了仪表内阻对测量结果的影响,不失为一种实用完美的测量电阻方法。同时也可看出,只要工作电压(电压表读数)与工作电流(电流表读数)调得适当,原理上可以不管待测电阻阻值大小如何,可任意选用一个改进方法来测量。


主要参考文献
1.《电工基础》周绍敏编 高等教育出版社 2001年7月版
2.《电工电子技术及应用》杜德昌、许传清编 高等教育出版社 2002年7月版

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