伏安法測(cè)電阻是電學(xué)中典型的實(shí)驗(yàn)之一,本文詳細(xì)描述采用伏安法進(jìn)行直流電阻的測(cè)量方法以及比較。
在電路中對(duì)于直流電阻的測(cè)量經(jīng)常采用伏安法進(jìn)行測(cè)量,伏安法測(cè)量電阻有內(nèi)接法和外接法,其連線方式分別如圖1和圖2所示。
圖1 外接法
圖2 內(nèi)接法
分別用R測(cè)、R真表示被測(cè)電阻的測(cè)量值和真實(shí)值RV、RA表示電壓表和電流表的內(nèi)阻,當(dāng)按照?qǐng)D1外接法的方式對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候,被測(cè)電阻為:
由于電壓表的分流作用使得被測(cè)電阻值小于電阻的真實(shí)值,當(dāng)電壓表內(nèi)阻越大的時(shí)候其分流作用越弱,被測(cè)電阻值就越接近真實(shí)值。
當(dāng)按照?qǐng)D2內(nèi)接法對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候,被測(cè)電阻為:
由于電流表的分壓作用使得被測(cè)電阻值大于電阻的真實(shí)值,當(dāng)電流表的內(nèi)阻越小的時(shí)候其分壓越小,被測(cè)電阻值就越接近真實(shí)值。
根據(jù)上面的分析可知,選擇合理的接線方式可以有效地減小測(cè)量誤差。
如果有先驗(yàn)知識(shí),知道被測(cè)電阻的阻值大致范圍和電壓表、電流表的內(nèi)阻,可以采用如下判定規(guī)則選取接線方式:
1、當(dāng)RV≥200R時(shí),采用外接法;當(dāng)R≥200R 時(shí),采用內(nèi)接法。
2、當(dāng)RV、RA和R不滿足判據(jù)1時(shí),采用如下判定規(guī)則:
當(dāng)時(shí)(即 為大電阻),采用內(nèi)接法;
當(dāng) 時(shí)(即 為小電阻),采用外接法;
當(dāng) 時(shí)采用內(nèi)、外接法均可;
3、當(dāng)RV、RA和R未知時(shí),此時(shí)可以用試觸法進(jìn)行判定:
圖3 試觸法
首先將電壓表接于M點(diǎn),測(cè)出此時(shí)的電壓 和電流 ;然后將電壓表接于N點(diǎn),測(cè)出此時(shí)的電壓UN和電流IN,算出電壓變化量和電流變化量 。
當(dāng),說(shuō)明電流表內(nèi)阻帶來(lái)的影響比較大,此時(shí)用外接法;
當(dāng)時(shí),說(shuō)明電壓表內(nèi)阻帶來(lái)的影響比較大,此時(shí)用內(nèi)接法。