伏安法測電阻如何減小系統(tǒng)誤差的分析

高彩蓮

伏安法測電阻存在誤差，而降低誤差的方式有很多，本文為消除電流表的分壓，電壓表的分流，實(shí)現(xiàn)降低誤差的目標(biāo)，采用了還原法即還原電壓法及還原電流法。

前言：在五年制高職物理實(shí)驗中，“電阻的測量”實(shí)驗是非常關(guān)鍵的電學(xué)試驗，“伏安法測電阻”在諸多的“電阻的測量”實(shí)驗中，是最基本的一種方法，利用歐姆定律是伏安法測電阻的基本原理，只要將電阻兩端的電壓和通過電阻的電流測出即可獲得電阻。在進(jìn)行伏安法測電阻時，電路分兩種，一種為電流表內(nèi)接法，另一種為電流表外接法，因為電表內(nèi)阻的作用，會引起測量出現(xiàn)誤差，但是對內(nèi)接法或外接法進(jìn)行合理地選擇，對減少誤差具有非常重要的意義。

1 附加電阻方式分析

附加一個電阻在原電路中，利用此種附加電阻的方式來減少并消除電壓表的分流及電流表的分壓對測量結(jié)果的干擾。

1.1電流表內(nèi)接法

利用電流表內(nèi)接法測量大電阻時，因為因為電流表分壓，待測電阻兩端的電壓<電壓表測得的電壓值，因此采用電流表內(nèi)接法測得的電阻值>真實(shí)值。假設(shè)再取一個較大的電阻串聯(lián)待測電阻，并取開關(guān)并聯(lián)（圖1），之后根據(jù)下列方式操作。

1.2電流表外接法

當(dāng)利用電流表外接法測量小電阻時，因為電壓表分流，流過待測電阻上的電流<電流表測得的電流值，因此利用電流表外接法測得的電阻值<真實(shí)值。假設(shè)再取一個較小的電阻并聯(lián)待測電阻，并取開關(guān)串聯(lián)（圖2）。之后根據(jù)下列方式操作。

2 電橋伏安法研究

該種方式如圖3所示，電橋伏安法使用的原理是電橋平衡原理，當(dāng)r使電橋平衡時，中的電流為電流表示數(shù)，兩端電壓則為電流表的讀數(shù)。因此。

對于測量儀表自身電阻引入的問題，電橋法雖然克服了，但是應(yīng)注意的是：⑴必須明確已知的橋臂電阻;⑵檢流計必須具備靈敏性，反之則會出現(xiàn)新的系統(tǒng)誤差。面對這樣的問題，以下詳細(xì)闡述了一種采用完全補(bǔ)償法對電阻進(jìn)行測量的方式。

3 補(bǔ)償法研究

3.1原理

詳見圖4（a），對電池的電動勢進(jìn)行測量，假設(shè)在電池兩端直接并聯(lián)電壓表，由于內(nèi)阻r存在于電池內(nèi)部，電壓降也勢必存在于電池內(nèi)部，則電壓表測到的不是電池的電動勢而是電池的端電壓。詳見圖4（b）的電路，被測電動勢為可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電源為，對值進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，可促使0為檢流計的讀數(shù)，同時=，方向相反，實(shí)現(xiàn)電壓的補(bǔ)償。

3.2測電阻的具體方式

詳見圖5（電壓補(bǔ)償法測電阻）。一個待測裝置由四個部分構(gòu)成，主要有：為穩(wěn)壓電源，為電阻箱，為待測電阻，A為電流表，對電阻箱進(jìn)行調(diào)節(jié)能達(dá)到等精度多次測量。補(bǔ)償圖5裝置主要由四個部分構(gòu)成，為穩(wěn)壓電源，為電阻箱，V為電壓表形成分壓電路，為滑線變阻器，其中用于粗調(diào)的電阻箱的阻值相對較大，用于微調(diào)的滑線變阻器的阻值相對較小。當(dāng)兩端的電壓=分壓器分得的電壓時，0為檢流計G的讀數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電壓的補(bǔ)償，兩端電壓=電壓表的示數(shù)U，通過的電流就是電流表測得的電流I，根據(jù)歐姆定律得出。詳細(xì)的測量方式如下：

3.3測量電阻的優(yōu)勢

⑴具有較強(qiáng)的實(shí)用性，電路簡易。常用器件為電路中的儀表以及元件，同時被測電阻的測量值不會受到各電阻箱及滑動變阻器的阻值的不精準(zhǔn)性的影響，進(jìn)而降低了電阻器件的選擇要求。

⑵便于調(diào)節(jié)。利用微調(diào)與粗調(diào)來設(shè)計電路，不僅能對測量的速度進(jìn)行提升，還能對檢流計進(jìn)行保護(hù)，與電橋法測量電阻相比較，補(bǔ)償法測量電阻更勝一籌。

⑶易于系統(tǒng)誤差的修正。測量儀表在電路中的電阻不與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而促使測量方法引入的系統(tǒng)誤差得以降低，這是單純的使用伏安法測電阻無法實(shí)現(xiàn)的。

4 結(jié)束語

總之，在測量電阻時，使用電壓補(bǔ)償法來進(jìn)行，既克服了伏安法及電橋法各自的缺點(diǎn)，又全面體現(xiàn)出了各自的優(yōu)勢，最終將系統(tǒng)誤差減小。

（作者單位：江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院）