成都信息工程学院
物理实验报告(仅供参考)
姓名: 赵小云 专业: 班级: 学号: 实验日期: 2008-9-26下午 实验教室: 5206 指导教师: 【实验名称】 伏安法测线性电阻阻值(设计性) 【实验目的】
1. 学会简单的电路设计;明确如何选择仪器和确定最佳测量条件 2. 学会分析实验中的系统误差,掌握其修正方法 【实验要求】
1.若要求电阻的测量误差
RXX
1.5%,应如何选择仪器和确定最佳测量条件?
2.对你所用仪器来说,两种接线方法(即内接法和外接法)其电表内阻给测量引起的系统误差各为多少?你采用哪一种方法?是否必须修正才能满足实验要求的
RRX
1.5%?
3.设计并绘出适当的线路图(图中标仪器规格,元件参数); 4.写出测量步骤设计好数据记录表格. 5.提出数据处理和误差估算方法. 【仪器和用具】(根据设计需要选择)
1.待测电阻两个(RX115;RX110K) 2.直流稳压电源一台
3.滑线变阻器(500,1.3A一只;23,3A一只;140,1A一只)
4.电压表:(0-2.5-5-10V,0.2级,电压灵敏度333.3/V)一只,(0-1.5-3V,0.5级,电压灵敏度200/V)一只
5.电流表:(0-50-100mA,0.5级,表头压降90mV)一只,(0-150-300A,0.5级,表头压降177mV)一只 6.开关数个,导线若干.
设计思路提示:(你的实验具体情况可能与下面不同,详细分析你的设计
方案,以下仅供参考)
1、实验原理:本实验要求用伏安法测量线性电阻的阻值,其实验原理是欧姆定律即:R测量电阻两端的电压,以及流过电阻的电流,根据欧姆定律计算得到电阻的值。
2、设计要求:用伏安法测量线性电阻的阻值的相对误差要不超过1.5%,即ER过伏安法测量线性电阻的阻值R
V
,通过I
Rx
1.5%。通Rx
V
,是间接测量,需要通过间接测量误差的传递公式而合成,据此: I
①根据间接测量误差传递公式:ER
RxIV
1.5%。 RxIV
假设电阻RX的误差平均地分配到V、I分误差上(误差均分原则)。 ②根据误差均分原则:
IV1.5%
0.75%IV2
对于电表这类的示值类的仪器,%
I
0.75%IV
0.75% V
仪量程
。以上两式就是选择电流表和电压表等级的重要依据。
③选择电表:对于电表的选择,重要的两个参数就是电表的等级和量程。 因为
V
0.75%VI
0.75%,电表在等级的选择上必须选取小于等于0.75级的。根据国标规I
定,电表的等级划分为:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。那满足实验要求就有0.1、0.2、0.5三个等级的电表,但是在设计性实验中,选择仪器设备时还有一个节约的原则,就是:在满足条件的情况下,首先考虑选择精度最低的仪器。那么在本实验中,只有选择0.5级的电压表和电流表,在所提供选择的电压表中只有一只是0.5级的。而两只电流表都是0.5级的。还要分别对两个不同阻值的电阻的测量进行分析:
A、对于测量RX115,假设选取0.5级,1.5V的电压表,那么根据R
VVI IR
I1m
V11.5
100mA Rx115
所以测量RX1时应选择0.5级,1.5V的电压表和0.5级,100mA的电流表作为测量仪器。 B、对于测量RX210K,同理可以得到I2m
V23
300A Rx210000
所以测量RX2时应选择0.5级,3V的电压表和0.5级,300uA的电流表作为测量仪器。
④判断电流表的接法:
对于伏安法测线性电阻阻值,电表的接法主要是指电流表在电路中内接还是外接。一般有两种判断方法:
Rx,电流表外接,如图1
Rx,电流表内接,如图2所示; A、 对于测量RX115,根据所选的电表:
RV2001.5300,RA90/1000.9
16.43
所以测量RX115时,电流表采用外接。 B、 对于测量RX210K,根据所选的电表:
RV2003600,RA177/0.3590
594
所以测量RX210K时,电流表采用内接。
I
I
图1
图2
另一种判断方法是根据内外接电路所带来的误差进行比较,选取误差小一些的接线方式进行具体实验。方法如下
假设(1)、电流表外接,如图1示:
Rx两端电压为VVx ,电流表上IIxIV,那么
联的结果,所引入的方法误差表示为:
RRV
xV,实际是Rx与电压表内阻RV的并IRxRV
Rx
(1) Rx
RxRv
(2)、电流表内接,如图2所示:
2
IIx, 则 VVAVx,
VVAVx
实际是Rx与电流表内阻RA的并联的结果,RARx,
IIx
所引入的方法误差表示为:
RxRA (2)
A、对于测量RX115,选取的测量仪器是0.5级,1.5V的电压表,带入数据得到
Rx外0.72Rx内0.9,通过比较得应该采取电流表外接的接线电路。如图1
B、对于测量RX210K,选取的测量仪器是0.5级,3V的电压表和0.5级,300uA的电流表,带入数据得到Rx外9434
Rx内590,通过比较得应该采取电流表内接的接线电路。如图2
⑤、确定最佳测量条件:
使用的仪器选、电路的接线方式确定后,应选取最佳的测量范围。确定最佳测量范围的原则是: 1、电表不能超过满量程。
2、电表使用低于满量程时,由电表引起的测量相对误差应满足要求
UI
0.75% UI
A、对于测量RX115,选取0.5级,1.5V的电压表,因为
V仪量程
%,
V仪量程%0.75% ,又 V测
V仪0.75%
0.75%
1V,
0.75%
可得电压表的最佳测量范围为:1VV测1.5V
同理毫安表的最佳测量范围为:66.7mAI100mA(在此条件内都能满足误差要求)
B、对于测量RX210K,同理根据上例可得出
电压表的最佳测量范围为:2VU3V 电流表的最佳测量范围为:200AI300A
⑥、计算公式的修正:
A、对于测量RX115,我们采取电流表外接的接线电路。
Rx1
VV
IRV
X2Rx2
【注意事项】
V
RA I
1. 在最佳测量范围内采用多点测量法,且各点均匀。 2. 按照要求接好线路,检查无误后方能通电。 【数据记录】(双击可见以下两表的计算过程)
A、对于测量RX115 RV300
V(v)
I(mA)
1.00071.1
1.05074.8
1.10078.2
1.15082
1.20086
1.25089.1
1.30092.9
1.35097
1.400100
1.4501.500
Rx1()
Rx1
14.75714.72714.75814.71214.63414.71714.67814.59514.685
14.6959
()
Rx1
0.04255
Rx1()
0.060590.030580.062570.016220.061780.02150.017720.101330.01061
B、对于测量RX210K RA590
V(v)
I(A)
Rx2()
2.00198
2.10208
2.20218
2.30228
2.40239
2.502509410
2.60258
2.70269
2.80278
2.90289
3.00298
9506.29501.79497.79451.8
9470.58
9487.59447.29481.99444.69477.1
Rx2
()
35.572831.162127.1383
18.74
60.58116.938423.406311.361425.97896.5331
Rx2()
Rx2
注意:
25.7412
1、 一定要用修正公式进行计算,得到Rx的值。
2、 可能有一些测量点不在测量范围,要舍去,用符合要求的测量点进行计算。 【数据处理】
X1RX1
R
n
X1i
14.70
RX1
R
n
X1i
0.04
RX1
100%0.27% 1.5%RX1
B、对于测量RX2 :
RX2
R
n
X2i
9.47k
RX2
R
n
X2i
0.03k
RX2
1.5%100%0.31%
RX2
【实验结果】
A、对于测量RX1 :
RX1RX1RX1=14.700.04
RX1
R100%=0.28%X1
实验结果完全符合实验要求,说明该设计合理,操作正确,实验成功。
B、对于测量RX2 :
RX2RX2RX2=(9.470.03)103
RX2
R100%=0.32%X2
实验结果完全符合实验要求,说明该设计合理,操作正确,实验成功。
【问题讨论】 略
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物理实验报告(仅供参考)
姓名: 赵小云 专业: 班级: 学号: 实验日期: 2008-9-26下午 实验教室: 5206 指导教师: 【实验名称】 伏安法测线性电阻阻值(设计性) 【实验目的】
1. 学会简单的电路设计;明确如何选择仪器和确定最佳测量条件 2. 学会分析实验中的系统误差,掌握其修正方法 【实验要求】
1.若要求电阻的测量误差
RXX
1.5%,应如何选择仪器和确定最佳测量条件?
2.对你所用仪器来说,两种接线方法(即内接法和外接法)其电表内阻给测量引起的系统误差各为多少?你采用哪一种方法?是否必须修正才能满足实验要求的
RRX
1.5%?
3.设计并绘出适当的线路图(图中标仪器规格,元件参数); 4.写出测量步骤设计好数据记录表格. 5.提出数据处理和误差估算方法. 【仪器和用具】(根据设计需要选择)
1.待测电阻两个(RX115;RX110K) 2.直流稳压电源一台
3.滑线变阻器(500,1.3A一只;23,3A一只;140,1A一只)
4.电压表:(0-2.5-5-10V,0.2级,电压灵敏度333.3/V)一只,(0-1.5-3V,0.5级,电压灵敏度200/V)一只
5.电流表:(0-50-100mA,0.5级,表头压降90mV)一只,(0-150-300A,0.5级,表头压降177mV)一只 6.开关数个,导线若干.
设计思路提示:(你的实验具体情况可能与下面不同,详细分析你的设计
方案,以下仅供参考)
1、实验原理:本实验要求用伏安法测量线性电阻的阻值,其实验原理是欧姆定律即:R测量电阻两端的电压,以及流过电阻的电流,根据欧姆定律计算得到电阻的值。
2、设计要求:用伏安法测量线性电阻的阻值的相对误差要不超过1.5%,即ER过伏安法测量线性电阻的阻值R
V
,通过I
Rx
1.5%。通Rx
V
,是间接测量,需要通过间接测量误差的传递公式而合成,据此: I
①根据间接测量误差传递公式:ER
RxIV
1.5%。 RxIV
假设电阻RX的误差平均地分配到V、I分误差上(误差均分原则)。 ②根据误差均分原则:
IV1.5%
0.75%IV2
对于电表这类的示值类的仪器,%
I
0.75%IV
0.75% V
仪量程
。以上两式就是选择电流表和电压表等级的重要依据。
③选择电表:对于电表的选择,重要的两个参数就是电表的等级和量程。 因为
V
0.75%VI
0.75%,电表在等级的选择上必须选取小于等于0.75级的。根据国标规I
定,电表的等级划分为:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。那满足实验要求就有0.1、0.2、0.5三个等级的电表,但是在设计性实验中,选择仪器设备时还有一个节约的原则,就是:在满足条件的情况下,首先考虑选择精度最低的仪器。那么在本实验中,只有选择0.5级的电压表和电流表,在所提供选择的电压表中只有一只是0.5级的。而两只电流表都是0.5级的。还要分别对两个不同阻值的电阻的测量进行分析:
A、对于测量RX115,假设选取0.5级,1.5V的电压表,那么根据R
VVI IR
I1m
V11.5
100mA Rx115
所以测量RX1时应选择0.5级,1.5V的电压表和0.5级,100mA的电流表作为测量仪器。 B、对于测量RX210K,同理可以得到I2m
V23
300A Rx210000
所以测量RX2时应选择0.5级,3V的电压表和0.5级,300uA的电流表作为测量仪器。
④判断电流表的接法:
对于伏安法测线性电阻阻值,电表的接法主要是指电流表在电路中内接还是外接。一般有两种判断方法:
Rx,电流表外接,如图1
Rx,电流表内接,如图2所示; A、 对于测量RX115,根据所选的电表:
RV2001.5300,RA90/1000.9
16.43
所以测量RX115时,电流表采用外接。 B、 对于测量RX210K,根据所选的电表:
RV2003600,RA177/0.3590
594
所以测量RX210K时,电流表采用内接。
I
I
图1
图2
另一种判断方法是根据内外接电路所带来的误差进行比较,选取误差小一些的接线方式进行具体实验。方法如下
假设(1)、电流表外接,如图1示:
Rx两端电压为VVx ,电流表上IIxIV,那么
联的结果,所引入的方法误差表示为:
RRV
xV,实际是Rx与电压表内阻RV的并IRxRV
Rx
(1) Rx
RxRv
(2)、电流表内接,如图2所示:
2
IIx, 则 VVAVx,
VVAVx
实际是Rx与电流表内阻RA的并联的结果,RARx,
IIx
所引入的方法误差表示为:
RxRA (2)
A、对于测量RX115,选取的测量仪器是0.5级,1.5V的电压表,带入数据得到
Rx外0.72Rx内0.9,通过比较得应该采取电流表外接的接线电路。如图1
B、对于测量RX210K,选取的测量仪器是0.5级,3V的电压表和0.5级,300uA的电流表,带入数据得到Rx外9434
Rx内590,通过比较得应该采取电流表内接的接线电路。如图2
⑤、确定最佳测量条件:
使用的仪器选、电路的接线方式确定后,应选取最佳的测量范围。确定最佳测量范围的原则是: 1、电表不能超过满量程。
2、电表使用低于满量程时,由电表引起的测量相对误差应满足要求
UI
0.75% UI
A、对于测量RX115,选取0.5级,1.5V的电压表,因为
V仪量程
%,
V仪量程%0.75% ,又 V测
V仪0.75%
0.75%
1V,
0.75%
可得电压表的最佳测量范围为:1VV测1.5V
同理毫安表的最佳测量范围为:66.7mAI100mA(在此条件内都能满足误差要求)
B、对于测量RX210K,同理根据上例可得出
电压表的最佳测量范围为:2VU3V 电流表的最佳测量范围为:200AI300A
⑥、计算公式的修正:
A、对于测量RX115,我们采取电流表外接的接线电路。
Rx1
VV
IRV
X2Rx2
【注意事项】
V
RA I
1. 在最佳测量范围内采用多点测量法,且各点均匀。 2. 按照要求接好线路,检查无误后方能通电。 【数据记录】(双击可见以下两表的计算过程)
A、对于测量RX115 RV300
V(v)
I(mA)
1.00071.1
1.05074.8
1.10078.2
1.15082
1.20086
1.25089.1
1.30092.9
1.35097
1.400100
1.4501.500
Rx1()
Rx1
14.75714.72714.75814.71214.63414.71714.67814.59514.685
14.6959
()
Rx1
0.04255
Rx1()
0.060590.030580.062570.016220.061780.02150.017720.101330.01061
B、对于测量RX210K RA590
V(v)
I(A)
Rx2()
2.00198
2.10208
2.20218
2.30228
2.40239
2.502509410
2.60258
2.70269
2.80278
2.90289
3.00298
9506.29501.79497.79451.8
9470.58
9487.59447.29481.99444.69477.1
Rx2
()
35.572831.162127.1383
18.74
60.58116.938423.406311.361425.97896.5331
Rx2()
Rx2
注意:
25.7412
1、 一定要用修正公式进行计算,得到Rx的值。
2、 可能有一些测量点不在测量范围,要舍去,用符合要求的测量点进行计算。 【数据处理】
X1RX1
R
n
X1i
14.70
RX1
R
n
X1i
0.04
RX1
100%0.27% 1.5%RX1
B、对于测量RX2 :
RX2
R
n
X2i
9.47k
RX2
R
n
X2i
0.03k
RX2
1.5%100%0.31%
RX2
【实验结果】
A、对于测量RX1 :
RX1RX1RX1=14.700.04
RX1
R100%=0.28%X1
实验结果完全符合实验要求,说明该设计合理,操作正确,实验成功。
B、对于测量RX2 :
RX2RX2RX2=(9.470.03)103
RX2
R100%=0.32%X2
实验结果完全符合实验要求,说明该设计合理,操作正确,实验成功。
【问题讨论】 略