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实验11 电阻元件的伏安特性［学习重点］1．学习常用电磁学仪器仪表的正确使用及简单电路的联接。
2．掌握用伏安法测量电阻的基本方法及其误差的分析。
3．测定线性电阻和非线性电阻的伏安特性. ［实验原理]电阻是导体材料的重要特性参数之一。
在生产、维修检测和实验中经常要对电阻进行测量.测量电阻的方法有多种，伏安法是常用的基本方法之一。
所谓伏安法,就是运用欧姆定律，测出电阻两端的电压U 和其上通过的电流I ，根据IU R =即可求得电阻值R 。
也可运用作图法,做出伏安特性图线,从图线上求得电阻的阻值。
对有些电阻器件，其伏安特性图线为直线的称为线性电阻,如常用的碳膜电阻,金属线绕电阻、金属膜电阻等。
另外有些元件，伏安特性图线为曲线，称为非线性元件，如灯泡、晶体二极管、稳压管、热敏电阻等。
非线性电阻元件的电阻值是随外界条件变化的，在一定的条件下只有通过作图法才能反映它的特性。
用伏安法测电阻,原理简单，测量方便，但由于电表内阻接入的影响,会给测量带来一定系统误差，如图4—11—1(a ）和（b ）,分别为电流表内接和电流表外接两种电路。
在电流表内接法中，由于电压表测出的电压值U 包括了电流表两端的电压，因此，测量值要大于被测电阻的实际值。
可见，由于电流表内阻不可忽略，故产生一定的误差。
在电流表的外接法中，由于电流表测出的电流I 包括了流过电压表的电流，因此，测量值要小于实际值。
由可见，由于电压表内阻不是无穷大,故给测量带来一定误差。
上述两种联接电路的方法，都给测量带来一定的系统误差，即测量方法误差.为此，必须对测量结果进行修正。
其修正值为图 4—11—1 (a ）（b ）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+==x mA x mA x x mA x x R R R R R I U U I U R 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+==U x xU x Ux x x R R R R R I I U I U R 1111R x =R x — R其中R 为测量值，R x 为实际值。
实验一：伏安法测电阻一、测量电路的选择1.伏安法测量电路有两种：安培表内接法和外接法．电流表的内接法和外接法的讨论电流表分压 U 测＝U x ＋U A电压表分流 I 测＝I x ＋I V测＝U 测I 测＝R x ＋R A >R 测量值大于真实值测＝U 测I 测＝R x R VR x ＋R V<测量值小于真实值R x >R A R VR x <R A R V 电流表内接法与外接法的选择方法(1)口诀法：大内偏大，小外偏小。
即：大电阻用内接法，电阻测量值偏大；小电阻用外接法，电阻测量值偏小。
(2)临界值计算法：①R X 2>R A R V 时，此时R x 为可用内接法②R X2< R A R V 时，此时R x 为小电阻，可用外接法．3、试探法：当R x 、R A 、R V 大约值都不清楚就用测试判断法．如图所示，将单刀双掷开关S 分别接触a 点和b 点，若看到安培表示数变化比伏特表示数变化大，则说明伏特表分流影响较大，应该选内接法；若伏特表示数变化比安培表示数变化大，则说明安培表分压影响较大，应该选外接法．【例1】 有一待测电阻R x ，无法估计其粗略值．某同学应用伏安法进行测量，按图2所示甲、乙两种电路各测一次，用甲图测得的数据是2.9 V, 4.0 mA ；用乙图测得的数据是3.0 V ，3.0 mA.由此可知，应用_____图测量的值误差较小，测量值R x ＝_______ Ω. 二、限流电路和分压电路1.限流电路如图3所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没有电流流过．该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的电压调节范围：U ≥U 用≥UR 用R 0＋R 用；电流调节范围：UR 用≥I 用≥UR 0＋R 用.即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小．要使限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R 0.另外，使用该电路时，在接通前滑片P 置于电阻最大的位置．2.分压电路如图4所示，实质上滑动变阻器的左边部分与R 用并联后再与滑动变阻器的右边串联．注意滑动变阻器的两端都有电流流过，且电流不相同．该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大．电流调节范围为ER 用≥I 用≥0.使用分压电路，当R 0<R 用时，调节性能好．通电前，滑片P 置于A 端，使U 用＝0.3.两种用法的选择如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法： (1)用电器的电压或电流要求从零开始连续可调．（如测量小灯泡的伏安特性曲线实验） (2)滑动变阻器的最大值是待测电阻（或用电器，如电源等）的阻值的1-51倍时。
第二单元 恒定电流伏安法测电阻及误差分析【原理】伏安法测电阻是电学的基础实验之一。
它的原理是欧姆定律IR U =。
根据欧姆定律的变形公式IUR =可知，要测某一电阻x R 的阻值，只要用电压表测出x R 两端的电压，用电流表测出通过x R 的电流，代入公式即可计算出电阻x R 的阻值。
【内接法与外接法】由于所用电压表和电流表都不是理想电表，即电压表的内阻并非趋近无穷大，电流表也存在内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。
为了减少测量过程中的系统误差，通常伏安法测电阻的电路有两个基本连接方法：电流表内接法和电流表外接法（如图1所示），简称内接法和外接法。
图1 电路图【误差分析】对于这两个基本电路该如何选择呢？下面从误差入手进行分析。
外接法：误差分析方法一：在图2的外接法中，考虑电表内阻的存在，则电压表的测量值U 为R 两端的电压，电流表的测量值为干路电流，即流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，此时测得的电阻为R 与v R 的并联总电阻，即：RR RR I U v v +⨯＝＝测R ＜R （电阻的真实值）此时给测量带来的系统误差来源于v R 的分流作用，系统的相对误差为：100%RR 11100%RR v ⨯⨯=＋＝－测R E （1）误差分析方法二：当用外接法时，U 测＝U 真，I 测＝I V ＋I 真＞I 真∴测出电阻值R 测＝测测I U ＝真真＋I I V U ＜R 真，即电压表起到分流作用，当R 越小时，引起误差越小，说明该接法适应于测小电阻。
内接法：误差分析方法一：在图3内接法中，电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和，即：R R IUA ＋＝＝测R ＞R （电阻的真实值）此时给测量带来的系统误差主要来源于A R 的分压作用，其相对误差为： 100%RR RR R E A⨯＝－＝测 （2） 误差分析方法二：当用内接法时，I 测＝I 真，U 测＝U A ＋U 真＞U 真 ∴测出电阻值R 测＝测涡I U ＝真真＋I U A U ＞R 真，即电流表起了分压作用。
初中物理多种测电阻方法（一）伏安法测电阻伏安法测电阻是初中物理中一个重要的实验，本实验可以利用电压表和电流表分别测出未知电阻Ｒx 的电压、电流，再用欧姆定律的变形公式求出Ｒx的阻值。
由于电压表也叫伏特表，电流表也叫安培表，所以这种用电压表、电流表测电阻的方法叫“伏安法”。
1．原理：由欧姆定律推出2．电路图：（见图1）3．器材：小灯泡（2.5V）、电流表、电压表、开关、电池阻（3V）、定值电阻（10Ω）、滑动变阻器、导线。
4．注意点：ⅰ连接电路时，开关应断开，滑动变阻器应调到最大阻值处。
ⅱ滑动变阻器的作用：（1）保护电路；（2）改变小灯泡两端的电压和通过的电流。
ⅲ本实验中多次测量的目的是：测出小灯泡在不同情况（亮度）下的电阻。
5．实验步骤：（1）根据电路图把实验器材摆好。
（2）按电路图连接电路。
（在连接电路中应注意的事项：①在连接电路时，开关应断开。
②注意电压表和电流表量程的选择，“+”、“-”接线柱。
③滑动变阻器采用“一上一下”接法，闭合开关前，滑片应位于阻值最大处。
）（3）检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片（注意事项：移动要慢），分别使灯泡暗红（灯泡两端电压1V）、微弱发光（灯泡两端电压1.5V）、正常发光（灯泡两端电压2.5V），测出对应的电压实验次数灯泡亮度电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω1 灯丝暗红 12 微弱发光 1.53 正常发光 2.5灯泡的温度升高。
（4）算出灯丝在不同亮度时的电阻。
6．分析与论证：展示的几组实验表格，对实验数据进行分析发现：灯泡的电阻不是定值，是变化的。
是什么原因使灯丝的电阻发生变化的呢？是电压与电流吗？难点突破：（我们对比一个实验如图2：用电压表、电流表测定值电阻的阻值R）发现：R是定值，不随电压、电流的变化而变化。
通过论证，表明灯丝的电阻发生改变的原因不在于电压与电流，那是什么原因造成的呢？我们在前面学过，影响电阻大小的因素有哪些？（材料、长度、横截面积和温度。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括）伏安法测电阻实验目的(1) 利用伏安法测电阻。
(2) 验证欧姆定律。
(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。
U实验方法原理根据欧姆定律，R =，如测得U 和I 则可计算出R。
值得注意的是，本实验待测电阻有两只，I一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。
实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。
实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。
必要时，可提示学生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。
分压电路是必须要使用的，并作具体提示。
(1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。
对每一个电阻测量3 次。
(2) 计算各次测量结果。
如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。
(3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。
数据处理(1) 由∆U =U max ×1.5% ，得到∆U 1 = 0.15V,∆U2 = 0.075V ；(2) 由∆I = I max ×1.5% ，得到∆I 1 = 0.075mA,∆I 2 = 0.75mA；(3) 再由u= R ( ∆U)2 + (∆I) 2 ，求得u= 9 ×101Ω, u= 1Ω；R 3V 3I R1 R2(4) 结果表示R1 = (2.92 ± 0.09) ×10光栅衍射实验目的(1) 了解分光计的原理和构造。
(2) 学会分光计的调节和使用方法。
Ω, R2= (44 ±1)Ω(3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理若以单色平行光垂直照射在光栅面上，按照光栅衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定： (a + b) sin ψk =dsin ψk =±k λ 如果人射光不是单色，则由上式可以看出，光的波长不同，其衍射角也各不相同，于是复色光将被分解，而在中央 k =0、 ψ =0 处，各色光仍重叠在一起，形成中央明条纹。
竭诚为您提供优质文档/双击可除伏安法测电阻电阻实验报告篇一：伏安法测电阻实验报告伏安法测电阻实验报告姓名得分实验名称：伏安法测量定值电阻的阻值实验时间：实验目的：会用伏安法（即用电压表和电流表）测量定值电阻的阻值实验原理：R=u/I实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、待测定值电阻、开关各一个、导线若干实验电路图：实验步骤：1）断开开关，按照电路图连接电路；2）接入电路的滑动变阻器阻值调到最大；3）检查无误后，再闭合开关s，改变滑动变阻器的阻值三次，分别读出对应的电流表、电压表的示数，并填入下面的表格中；4）断开开关，计算定值电阻R阻值，并算出三次阻值的平均值填入表格；实验巩固：小宇做“测定小灯泡的电阻”实验(小灯泡标有“2.5V"字样)，在实验过程中图7-14图7-15(2)在连接电路时，开关应处于状态，这是为了；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至，这是为了；(3)正确连好电路后，闭合开关s，发现灯L不发光，故障的原因不可能是()；A．电流表处有开路b．电压表与灯泡相连接的导线接触不良c．导线接触不良D．小灯泡L的灯丝断了(4)灯泡正常发光时，电流表的示数如图7-15所示，请将读数填入表格中的空格处．此时小灯泡的电阻为；(小数点后保留一位数字)(5)分析比较表格中的数据可以看出，在灯丝中的电流逐渐增大的过程中，灯丝的电阻，进一步分析表篇二：伏安法测电阻实验报告科学探究的主要步骤※一、提出问题※二、猜想与假设※三、设计实验（一)实验原理（二)实验装置图（三）实验器材和规格（三）实验步骤（四）记录数据和现象的表格四、进行试验※五、分析与论证※六、评估七、交流与合作※最后：总结实验注意事项第一方面：电学主要实验滑动变阻器复习提纲1、原理——通过改变接入电路中电阻丝的长度，来改变电路中的电阻，从而改变电路中的电流。
2、构造和铭牌意义——200Ω：滑动变阻器的最大阻值1.5A：滑动变阻器允许通过的最大电流3、结构示意图和电路符号——4、变阻特点——能够连续改变接入电路中的电阻值。
实验七 伏安法测电阻Experiment 7 Determining resistance using the Volt-ampere method 用电压表测得某电阻两端的电压U 及用电流表测得通过该电阻的电流强度I ，由欧姆定律即可求出该电阻的阻值R 。
此方法称为伏安法。
伏安法原理简单、测量方便。
但由于存在电表的接入而造成的方法误差以及电表本身具有的仪器误差，使测量结果出现一定的不确定度。
只要我们采用合适的接法，引入相应的修正公式，并正确使用电表，就可将测量的不确定度控制在一定的范围内。
实验原理Experimental principle1. 方法误差method error根据电流表与电压表相互位置的不同，有两种接线方法，一是电流表在电压表的内侧图1（a ）所示的接线方法称为内接法；二是电流表在电压表的外侧图1（b ）所示的接线方法称为外接法。
在外接法中，电压表的读数U 等于电阻R X 两端的电压U X ；电流表的读数I 不等于I X ，而是I = I X + I V 。
利用电压表、电流表的指示值U 、I 得到待测电阻的测量值为：IUR =测V X X I I U += （1）而待测电阻的实际值为： XXX I U R =（2）对比（1）、（2）式可知：采用外接法测电阻时，测量值测R 要比实际值R X 偏小，图1（a ）内接法图1（b ）外接法且测量的相对误差为：VX XXXR R R R R R E +-=-=测外,式中的负号是由于测R ﹤XR 而引起的。
当利用外接法测电阻时，待测电阻阻值用下面修正公式来进行计算：VVX X X R U I UI I UI U R -=-==（3）式中U,I 为外接法测量时电压表、电流表的读数，V R 为电压表的内阻。
在内接法中，电流表的读数I 为通过待测电阻R X 的电流I X ；电压表的读数U 不是待测电阻R X 两端电压U x ，而是A X U U U +=；利用电压表、电流表的指示值U 、I 得到待测电阻的测量值为：I UV R =测XAX I U U +=A X R R += （4）由此知：采用内接法测电阻时，测量值测R 要比实际值R X 偏大，且测量的相对误差为：XAXXR R R R R E =-=测内。
当利用内接法测电阻时，待测电阻阻值用下面修正公式来进行计算：A A X R IUR R R -=-=测 （5）式中I U ，为内接法时电压表、电流表的读数。
在测量时，对于给定的待测电阻及已选定的电流表、电压表究竟采用内接法还是外接法来测定待测电阻，可依据下面的内容来进行判定：由外内E E =得到：()V A A A X R R R R R 42122++=，由于实验时，测量所用的电表通常都是磁电式的总有V A R R <<，所以上式可简化为V A X R R R ≈，因此当待测电阻V A X R R R >时，采用内接法测量待测电阻X R 时，会使外内E E <；当待测电阻V A X R R R <时，采用外接法测量待测电阻X R 时，会使内外E E <；当待测电阻V A X R R R ≈时，采用内接法测量或外接法测量待测电阻X R 都可以。
其中电压表的内阻R V 和电流表的内阻R A 由实验室给出。
2.仪器误差 instrument error对测量结果的影响，除上述方法误差外，还有仪表误差。
电压表和电流表的最大允许误差决定于它们的准确度等级。
若电压表、电流表的准确度等级分别是I V a a 和，则电压表的最大允许误差m V V a U ⋅=∆% （6） 电流表的最大允许误差m I I a I ⋅=∆% （7）m U 是电压表的量限，m I 是电流表的量限。
电压表和电流表的最大允许误差决定于它们的准确度等级。
电压的不确定度和电流的不确定度分别取：m V U U a u ⋅=%31（8）m I I I a u ⋅=%31（9）它们的相对不确定度分别是U U a U u mV U 3%⋅= （10）II a I u mI I 3%⋅= （11）a V 和a I 分别为电压表、电流表的准确度等级，实验室给出，a V =0.5，a I =0.5。
上式中的U 和I 是电表的指示值。
在电表已选定的情况下，（10）、（11）两式中的分子项是不变的，唯有其分母是可变的。
为了减小电压或电流的相对扩展不确定度，选取读数时，应使电表指针尽量靠近满偏值。
用伏安法测电阻，其测量结果的不确定度，由两个分量组成，一个是如（10）式所示的电压分量， 一个是由（11）式中所示的电流分量。
由（1）式，可得22⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=I u U u R u I V R （12） 为了减小Ru R，U 或I 应尽可能大。
本实验中若要求达到测量结果的相对不确定度小于0.5%，则在实验过程中，在测量I 与U 时，电流表与电压表的示值I 与V 应同时大于其表满刻度的一半[注]。
实验仪器Experimental device稳压电源、滑线变阻器、直流电流表、直流电压表、转向开关、待测电阻三个、导线若干。
实验任务Experimental assignment分别测量标称值为20Ω、220Ω及510Ω的电阻的实际阻值，并要求测量结果的相对不确定度Ru R<0.5%。
1．根据待测电阻R X 的标称值分别选择合适的电压表、电流表量限，使它们的指针偏转能同时超过其表满刻度的一半。
如：R X =20Ω，Ω==20075.05.1m m I U 则选I m =75mA 、U m =1.5V 。
此时R A =0.4Ω、R V =1.5Ωk ；对于R X =220Ω和R X =510Ω时电流表与电压表的量限同学自己选取。
R A 与R V 值实验室给出:I m =15mA ：R A ＝1.7Ω；I m =30mA ：R A ＝0.9Ω；I m =75mA ：R A ＝0.4Ω； U m =1.5V ：R V ＝1.5k Ω；U m =3.0V ： R V ＝3.0k Ω；U m =7.5V ：R V ＝7.5k Ω；2．根据待测电阻的标称值及相应的R V 、R A 值，确定采用内接法还是外接法。
3．按照“走线合理、操作方便、易于观测、实验安全”的原则布置仪器，并按图2接好线路（稳压电源应首先旋至输出较低位置，滑线变阻器也应调至适当位置）。
经指导教师检查后，方可接通电源。
4．根据待测电阻的标称值及确定的接法，把2k 打向左侧或右侧，用单次测量法依次分别测量各电阻。
5．测得的数据记入下列表格中。
=X R ____;所选U m =____;I m =_____;此时R A =_____;R V =______。
采用______法U （v ）I （mA ）测量值X R修正值/X R相对不确定度RuR结果表达式：1001(/⨯±=Ru R R RX X ℅）说明：最后一格按电流表、电压表先满偏为准测另一项。
图2伏安法测电阻电路图附注：电压和电流测量的不确定度及其合成电阻的测量不确定度由电压的测量不确定度与电流的测量不确定度综合而成，而电压及电流的不确定度分量各包含两项分量：由方法误差造成的不确定度分量及由仪器误差造成的不确定度分量。
当使用了修正公式时，前者被消除。
这时电压的不确定度是%3131a U U u m U ⋅=∆= (1)′电流的不确定度是%3131a I I u m I ⋅=∆=(2)′置信概率是0.683。
使用外接法时，应用修正式（1）两边取对数ln R =ln U —ln ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-U R U I 再微分UU R U I R U I d UdU R dR -⎪⎪⎭⎫⎝⎛--= 当()U X UR R R UI <<>> (3)′有IdI U dU R dR -= 微分号变为不确定度符号，求方和根，得22⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=I u U u R u I U R(4)′将Ru R<0.5%及式（1）′、式（2）′代入，按不确定的均分原则，计算得m m U U U 2132≈>(5)′m m I I I 2132≈> (6)′两表指针偏转量应同时大于满度的21。
当使用内接法时，应用修正公式（2），两边取对数I IR U R A ln )ln(ln --=微分，()IdIIR U IR U d R dR A A ---= 当)(A X A R R IR U >>>>(7)′有IdIU dU R dR -= 微分号变为不确定度符号，求方和根22⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=I u U u R u I U R(8)′将Ru R<0.5%代入，按不确定度均分原则计算，得 m m I I U U 21,21>>(9)′与式（5）′、式（6）′相同。
思考题 Exercises1．本实验中滑线变阻器是什么接法？在电路中什么作用？ 2．连接线路应注意什么问题？3．如何确定采用内接法还是外接法？其相应的修正公式是什么？4．实验中为什么要求电流表与电压表的指针偏转量要同时超过其表满刻度的一半？关键词Key words内接法internal connecting method，外接法external connecting method，方法误差method error，仪器误差instrument error，测量相对误差the relativeR的相对不确定度the relative uncertain degree of error in testing，待测电阻xRcandidate resistancex阅读材料电阻是反映物质的一种电气特性。
按照导电特性可以把物质分为超导体、导体、半导体和绝缘体。
从实际使用出发，为得到各种电气性能，需用不同的材料、结构和制造工艺，做成具有不同电阻值的电阻器和元件。
电阻元件被广泛应用在电工、电子仪器和仪表中。
根据所用材料、结构和工艺特点，可以把电阻分为线绕电阻、碳膜电阻、金属膜电阻和金属氧化膜电阻；根据电阻引线端钮数目，可分为两端钮电阻和四端钮电阻。
从测量的观点出发，按照电阻值的大小，又可分为低值电阻（<1Ω）、中值电阻（1~105Ω）和高值电阻（>106Ω）。
在工程和实验室中，所需测量电阻值范围很宽，约10-8~1017Ω，测量方法也很多，每种方法都有各自的特点。
表1列出了常用的测量方法、测量范围和测量的不确定度。
表1 测量电阻的常用方法和特点创新园地某一电阻器约1k Ω，请设计一个伏安法测电阻的电路，要求Ru<0.5% 提供仪器：电压表 V a =0.2，0~30~60mV 内阻 15 k Ω/V 电流表 I a =0.2，0~50（4 K Ω）~100μA （2 k Ω） 稳压电源，滑线变阻器，开关等。
