用补偿法“改装”电表实验报告_2.docx
用补偿法“改装”电表实验报告学院：材料科学与工程学院姓名：*专业：无机非金属材料班级：2班学号：201110210324用补偿法改装电表一、实验任务与要求(I)设计一个内阻无限大的电压表测电阻电路。(2)设计一个内阻无限小的电流表测电阻电路。(3)分别用普通伏安法和改装后的电路测56。的电阻，对比求百分差。二，实验方案1、物理模型的选择若在某一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加在元件两端的电压成正比，两者比例关系：R=UI(1)式中R称为上述电学元件的电阻值，实验中只要测量出通过未知电阻的R值，这种测量电阻的方法称为“伏安法”。本实验的模型即欧姆定律(R=UI),但在实验过程中，由于电表的接入将引起误差。2、实验方法的确定1)未改装的电表测电阻，电路图如下(电流表外接)1®-R0Rx图1普通电表测电阻(外接)设电压表内阻为r,则有UI=Rx*rRx+r(2)Rx=U(I-Ur)(3)若以U/I作为测量值，则比真实值小，由此带来的误差E为:E=ARX/Rx=(UI-Rx)Rx=(Rx*rRx+r)-Rx)/Rx=(Rx*r-Rx2-Rx*r)(Rx+r)Rx)=-(Rx(Rx+r)*100%(4)电流表的读数大于流过位置电阻Rx的电流，所算出来的未知电阻值比真实值小，此时为一个负的系统误差。2)未改装电表测电阻，电路图如下(电流表内接)图2普通电表测电阻(内接)设电流的内阻为r,则有UI=Rx+r(5)Rx=UI-r(6)若以U/I作为测量值，则比真实值大，由此带来的相对误差E为:E=ARX/Rx=(UI-Rx)Rx=(UI-(UI-r)Rx=(rRx)*100%(7)电压表的读数大于未知电阻两端的电压，所算出来的未知电阻之比真实值大，这是一个正的系统误差。3)由以上未改装电表测电阻RX知，不论是电流表还是电压表，在测量过程中，其内阻都会对测量结果产生影响，为此，我们需要在测量的过程中将电压表的分流或者电流表的分压去掉。一个通有电流的电流表，若其两端的电势差为零，该电流表的内阻必为零。对电流表设计一附加电路，使其在测量电流时，两端的电势差为零，这样的电流表即为一个内阻为零的电流表。可设计一个辅助电源，给予补偿。一个并接在电阻两端的电压表，因内阻并非无限大，其要分走部分电流，外接法测电阻时会给测量带来误差。可利用补偿原理，附加一个辅助电源，使电压表中不流过电流(可从回路中的检流计看出)，即可认为其电阻无限大。以下分别是改装后的电压表的电路图：改装电压表:01b1Ei-rRoIRX°R1-E2图3用改装电压表测未知电阻按图中所示电路接线，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：Rx=U/1(8)U为RX两端电压，I为通过RX的电流值。改装电流表：图4用改装电流表测未知电即用改装电流表测未知电阻按图中所示电路接线，调节滑动变阻器R2,当检流计的指针指向零时，a、b两点电位相等，电流表的分压值为0此时：Rx=UI(9)U为RX两端的电压，I为通过RX的电流值。3、仪器量程的选择直流稳压电源、滑动变阻器、检流计、电阻箱、导线。这里我取电压表量程为03V,此时求得电流表的量程为(T1OOrnA,查阅资料知电流表与电压表的精度等级均为0.504、测量条件参数电压表精度等级为0.5,量成为03V,由UU0.75%(10)其中：U=O.5%*3=1.5%UU0.75%2所以，电压表的测量条件为23V。三、实验内容与步骤1)按图1所示电路接线，移动滑动变阻器，分别测出10组U与I的值，记录数据。2)按图2所示电路接线，移动滑动变阻器，分别测出10组U与I的值，记录数据。3）按图3所示电路接线，分别调节滑动变阻器R1,检流计指向零，测出10组U与I的值，记录数据。4）按图4所示电路接线，分别调节滑动变阻器R1,检流计指向零，测出10组U与I的值，记录数据。四、实验数据及数据处理1实验数据记录表1普通外接法电压U/V0.540.690.780.901.021.181.281.441.581.88电流Im10131518202325283035表2普通内接法电压U/V0.520.570.620.680.740.800.850.920.961.04电流Im9101112131415161718表3用改装电压表测未知电阻（外接法）电压U/V0.550.700.801.081.101.221.321.561.621.92电流Im10131518202325283035表4用改装电流表测未知电阻（内接法）电压U/V0.520.700.820.880.90.961.261.401.461.52电流I/mA91214151617222526272、数据处理与分析由数据分别作出U-I图图4普通电表测未知电阻用线性回归求得R=53.6C,不确定度S=±0.374,测量误差为AR=R测一R真=53.6-56=-2.4±0.374(11)图5用改装电压表测电阻用线性回归求得R=54.8,不确定度S=±0.351,测量误差为(12)AR=R测-R真二54.8-56=-1.2±0.351用线性回归求得R=57.8C，不确定度S=±0.362,测量误差为AR=R测-R真=57.8-56=1.8±0.362(13)用线性回归求得R=56.6C,不确定度S=±0.347,测量误差为AR=R测-R真=56.6-56=0.6±0.347(14)九、实验结果与讨论物理实验让我们有了更多实践的机会，教会我们实践中出真理，而在碰到问题时，最快的方法就是自己动手去找出解决办法，这正是我们在以后的学习中需要的精神，从中，激发了我们学习的积极性，我认为，要是在以后的实验中，更多的让学生自己去查资料解决一个实验就更好了，或者是用除书本以外的其他实验方法做出相同的结论，或是把学到的知识运用到实践中去，做一些与现实生活关联的创作。十、参考资料大学物理实验教程彭庶修朱华2005
