补偿法测电阻.docx

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10热工(一)班耿时江学号201010610101
一、实验任务和要求
⑴设计“补偿原理”对电流表、电压表的改装电路。
⑵用“补偿原理"改装的电表与普通电表内接、。
⑶用EXCEL处理实验得到的数据。
二、实验方案
1、物理模型的比较和选择
如果在某一个电学元件的两端加上直流电压,该元件内就会有电流通过,根据欧姆定律,通过该元件的电流与元件两端的电压成正比,即:
R=U/I⑴
式中R称为上述元件的电阻值,实验中只要求出通过未知电阻的I和两端的U就可以得到R。这种方法称为“伏安法”实验模型即欧姆定律(R=U/I),但在实验过程中,由于电表的接入将引起误差。
2、实验方法的比较和选择①外接法测未知电阻,电路图如下:
图1电流表外接法测未知电阻
设电压表内阻为r,则有U/I二RX*r/RX+r(2)
Rx=U/(I-U/r)(3)
若以U/I作为测量值,则比真实值小,由此带来的误差0为:
—+—
B"R/R=(U/IR)/R=((R*r/Rr)R)/R=
XX、X,X\\XXJXJX
——++
(R*rR2R*r)/((Rr)/R)=-(R/(Rr))100%(4)
XXXXXXX
电流表的读数大于流过未知电阻RX的电流,所算出来的未知电阻值
比真实值小,系统误差为负。
图2电流表内接法测未知电阻
设电流表内阻为r,则有
+
U/I=Rr(5)
X'丿
R=U/I-r(6)
X
如果以U/I作为测量值,贝吐匕真实值大,由此带来的误差0为
B"R/R=(U/I-R)/R=(U/I-(U/I-r))/R=(r/R)100%
XXXXXX
(7)
电压表的读数大于未知电阻两端的电压,所算出的未知电阻值比真实
值大,系统误差为正。
③综上两种用没有改装的电表测未知电阻RX知,在测量过程中,其内阻都会对测量结果产生影响,为此,我们需要将电压表的分流去掉。一个并接在未知电阻两端的电压表不是无限大的,实验中会分走部分电流,可以利用补偿原理,附加一个辅助电源,使电压表中不流过电流(可以从检流计中看出),用这种方法可以测的未知电阻的精确值。以下是用补偿法改装后的电压表测未知电阻的电路图:
按图中所示连接电路,调节滑动变阻器R1,当检流计的指针指向零时,
a、b、c三点电位相等,这时就没有电流流过电压表,即电压表的分
流值为0,此时有:
RX=U/I(8)
u为RX两端的电压,I为通过RX的电流值。
3、选择实验仪器
两个流稳压电源、滑动变阻器、检流计、电阻箱、电压表、电流表、导线、开关。其中,电压表量程为3V,电流表量程为200mA,所取滑动变阻器阻值有250C、24KC。
4、测量条件的确定
三、实验内容和步骤
1、按图1所示连接电路图,适当移动滑动变阻器,分别得到10组对应的U、I值,记录数据。
2、按图2所示连接电路图,适当移动滑动变阻器,分别得到10组对应的U、I值,记录数据。
3、按图3所示连接电路图,适当移动滑动变阻器气,使检流计指向零,分别得到10组对应的U、I值,记录数据。
四、实验数据及数据分析。(与曾申富共享)
数据
表1、电
自流表外接法
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
V
(v)










A
(mA)
160
96
190
150
130
90
66
46
170
26
表2、电流表内接法
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
V
(v)










A
(mA)
40
60
80
100
120
140
176
90
50
20
表3、补偿法改装电压表测电阻
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
V
(v)










A
(mA)
100
142
110
136
176
162
66
82
124
154
数据处理(用EXCEL作U—I图)
由软件得直线斜率为k=,直线方程为U=-,
由软件得直线斜率为k=,直线方程为U=-,所以Rx=,△RX/R=%,也不理想。
真
《普通物理实验》林纾,龚镇雄,,人民教育出版社,1991
参考文献《大学物理》罗圆圆编
u-i
图六补偿法改装电压表测电阻
由软件得直线斜率为k=,直线方程为U=-,
所以Rx=,^RX/R真=%。相比电流表内接法、电流表真
内接法,%、%%,误差减小了很多,从而消除了用伏一安法测电阻时的系统误差,得到了未知电阻的精确值。
五、实验结果的分析与讨论
这次设计性物理实验做得比较理想,达到了预期的目的,减小了电压表分流、电流表分压带来的误差,但是因为仪器及实验者我们的原因,测量结果还是有误差的。这次实验对我来说让我面临三个挑战:动手能力、理论与实践的结合和用电脑处理数据;完成过程中我们一一解决了这些困难,收获很多,对以后的学****生活都很有用,它教给我们以后无论面对什么难题只要认真分析,努力思考就一定能找到解决的办法。
(注:以上内容包括数据、表格、电路图都是本人自己绘制。
《普通物理实验》林纾,龚镇雄,,人民教育出版社,1991
参考文献《大学物理》罗圆圆编
思补偿法改装电表的研笼
班级:10热能与动力工程
姓名:耿时江
学号:201010610101课程名:大学物理设计性实验
2011年11月1日编制