伏安法测电阻有哪些方法,详细说明实验步

卡欧斯奥特曼2023-04-27  18

伏安法是一种较为普遍的测量电阻的方法,通过利用欧姆定律:r=u/i来测出电阻值。因为是用电压除以电流,所以叫伏安法。

根据待测电阻阻值的大小,安培表有两种接法,对阻值大的电阻安培表内接;对阻值小的电阻安培表外接。

实验步骤:

(1)按照电路图连接电路,调节滑动变阻器r,使电路中的电阻较大;

(2)接通开关s,读出电流表i和电压表的示数u;

(3)根据测量的电压、电流值算出rx=u/i的阻值。

根据欧姆定律,如果测出电阻两端的电压V及通过电阻的电流I,则可计算出电阻值R (R = V / I )。这种测量电阻的方法称伏-安法。伏安法原理简单,测量方便,但由于电压表和电流表内阻的影响,往往给测量结果带来明显的系统误差,为减少测量误差,必须在实验中选择适当的实验方法和合适的仪器。

实验概述

根据欧姆定律,如果测出电阻两端的电压V及通过电阻的电流I,则可计算出电阻值R (R = V / I )。这种测量电阻的方法称伏-安法。伏安法原理简单,测量方便,但由于电压表和电流表内阻的影响,往往给测量结果带来明显的系统误差,为减少测量误差,必须在实验中选择适当的实验方法和合适的仪器。

实验目的

1.掌握用伏-安法测电阻的方法;

2.学会使用恒流源、稳压源和数字式万用表;

3.用作图法处理数据。

实验原理

伏-安法测电阻的原理如上图所示,用电表测得电阻的电压、电流后,通过欧姆定律 R = V / I ,即可计算出电阻值。伏-安法测电阻有两种接线方法,由于电表内阻的影响,不论采用哪一种接法总存在方法误差,但经修正后都可获得正确结果。

伏安法测电阻就是欧姆定律的典型利用,欧姆定律就是电流、电压、电阻三要素,知道两个就可以求出第三个这就是伏安法测电阻的原理

只要联接一个电路(当然要有电源)通过测量被测电阻上的压降,同时测得通过被测电阻的电流,用欧姆定律计算:R=U/I,就可知道电阻的值

由于伏安法测电阻的电流表和电压表不是理想元器件(电流变内阻不为零,电压表内阻不是真正的无穷大),导致在电路中电流表上有电压降,电压表有并联电路分流回路,导致测量数据和实际数据的差异,形成测量数据误差。

伏安法测电阻是使用电流表和电压表直接测的导体电阻的常见方法,大致分为两种,电流表内接和电流表外接。

测验原理:

欧姆定理或由i=u/r,得r=u/i

电阻=电压除以电流

r为导体的电阻(单位欧姆ω)

u为导体两端的电压(单位伏特v)

i为通过导体的电流(单位安培a)

解析由于现有器材中有电流表和电压表,故初步确定用伏安法测定此电阻的阻值又因待测电阻为一大电阻,其估计阻值比现有电压表的内阻大或相近,故应该采用电流表内接法由于现有滑动变阻器最大阻值比待测电阻小得多,因此,若用滑动变阻器调节待测电阻的电流和电压,只能采用分压接法,(否则变阻器不能实现灵敏调节)为了确定各仪表、元件的量程和规格,首先对待测电阻的额定电压和电流作出估算:最大电流为Im=

A=5×10-4

A=500μA;最大电压Um=20

V由于实验中的电流和电压可以小于而不能超过待测电阻的额定电流和额定电压,现有两个电流表内阻相近,由内阻所引起的系统误差相近,而量程0~1000

μA接入电路时,只能在指针半偏转以下读数,引起的偶然误差较大,故选用量程为0~400

μΑ的电流表这样选用电流表后,待测电阻上的最大实际电压约为3×10-4×40×103

V=12

V,故应选用量程为15

V的电压表,由于在如图所示的电路中,要实现变阻器在较大范围内灵敏调节,电源电压应比待测电阻的最大实际电压高,故电源应选输出电压为24

V一种(其额定电流也远大于电路中的最大实际电流,故可用)

关于变阻器的选择,由于采用分压接法,全部电源电压加在变阻器上若是把0~50

Ω的变阻器接入电路,通过它的最小电流(对应于待测电路断开)约为24/50

A=05

A,远大于其额定其额定电流。而I滑动变阻器0-4000欧

01安,远小于其其额定电流。故应选H滑动变阻器0-50欧,1安的变阻器

总结本题处理过程相对复杂,但只要按照“仪器选择-测量电路选择-控制电路选择”这样的顺序逐个突破,将复杂的过程逐一分解,遵循前面所提出的各种选择方法,题目也就迎刃而解了,因此说,基础知识是关键,复杂题目只是基础知识的合成。

 实验器材

电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡及灯座、开关、导线若干.

步骤

 1.按没计的电路图连接实物,并设计实验记录表格.

2.检查电路无误后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,此时注意观察电压表的示数,当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,停止滑动,并记下电流表的示数.代入P=UI公式算出小灯泡的额定功率.

3.调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的发光情况,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI,算出小灯泡此时的实际功率.

4.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压,观察小灯泡的发光情况.并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI,算出小灯泡此时的实际功率.

压表、电流表、小灯泡及灯座、开关、导线若干.

注意:在进行实验时应注意以下几点:

①电源电压应高于小灯泡的额定电压,例如,测定额定电压为2.5

V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源.

②电压表的量程应大于小灯泡的额定电压,电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流.

③滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流,而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多,以使调节效果明显.

④根据串联分压原理进行判断,准确熟练地调节滑动变阻器,使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的和低于额定电压三种条件下发光.尤其在做第二次实验时,需小心调节滑动变阻器,以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡.

⑤开始连接电路时,要使开关断开,闭合开关前,要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处.

⑥开始实验前,要检查电路并试触,实验结束,要先断开开关,再整理电路

电压表和电阻是并联的,在并联电路中,通过各个支路的电流与电阻成反比,所以电压表的内阻越大,通过他的电流就越小,电流表的示数就越接近通过被测电阻的电流,所以误差就越小.这个针对的是外接法

另外伏安法测电阻分电流表内接和外接两种方法,当被测电阻远大于电流表的内阻时用电流表内接法,当被测电阻远小于电压表内阻时要用电流表外接法.

测量结果也不同,内接法的结果比实际值偏大,外接法的结果比实际值偏小.产生误差的原因:外接法,测量的电压是实际电压,但电流偏大,因为有电压表的分流内接法,测量的电流为实际电流,但电压偏大,因为有电流表的分压

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