電阻優(yōu)化測(cè)量

1、實(shí)驗(yàn)一 電阻優(yōu)化測(cè)量電阻測(cè)量是電學(xué)中常用的物理測(cè)量之一，在電阻測(cè)量中有許多測(cè)量方法，他們都有著自己的測(cè)量特點(diǎn)和使用范圍，其測(cè)量誤差也不大相同。測(cè)量電阻時(shí)應(yīng)根據(jù)電阻特性、阻值大小及提供的條件和具體要求選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)優(yōu)化測(cè)量方案?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）根據(jù)被測(cè)電阻的性質(zhì)及阻值大小，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方案、測(cè)試方法、儀器選擇的合理確定，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和獨(dú)立工作能力。（2）根據(jù)不同被測(cè)對(duì)象和測(cè)量特點(diǎn)，學(xué)會(huì)分析誤差和減小誤差的方法，進(jìn)一步培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力?！究蛇x用實(shí)驗(yàn)儀器】電壓表，電流表，滑線變阻器，單臂電橋（箱式），惠斯登電橋（直線型），標(biāo)準(zhǔn)電阻，直流檢流計(jì)，電阻箱，穩(wěn)壓電源，單刀開(kāi)關(guān)

2、，雙刀開(kāi)關(guān)，待測(cè)電阻（2000、200、20），導(dǎo)線若干。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求】1、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募翱蛇x用實(shí)驗(yàn)儀器、待測(cè)電阻阻值情況，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能減小系統(tǒng)誤差，確定出一種測(cè)量方案。2、 對(duì)于10、20的待測(cè)電阻，要求測(cè)量結(jié)果的相對(duì)不確定度小于2%；200、1000、2000的待測(cè)電阻，要求測(cè)量測(cè)量結(jié)果的相對(duì)不確定度小于0.5%。 3、 也可以從下列題目中選擇一個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1）伏安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差研究，設(shè)計(jì)一種消除此誤差的測(cè)量方案。（2）單臂電橋測(cè)電阻的研究 （可從測(cè)量范圍、比較臂、減小測(cè)量誤差等方面進(jìn)行分析）。（3）對(duì)一待測(cè)電阻（阻值在20左右）分別用伏安法、補(bǔ)償法進(jìn)行測(cè)量，要求測(cè)量測(cè)

3、量結(jié)果的相對(duì)不確定度小于1.5%，評(píng)價(jià)兩種測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，權(quán)衡利弊，選取適宜的測(cè)量方法。（4）設(shè)計(jì)出一種用惠斯登電橋測(cè)量待測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)方案，要求測(cè)量測(cè)量結(jié)果的相對(duì)不確定度小于0.5%.【實(shí)驗(yàn)提示】本實(shí)驗(yàn)根據(jù)不同被測(cè)對(duì)象和測(cè)量特點(diǎn)，我們可將它分為以下幾個(gè)子題目：（1）低值電阻測(cè)量?jī)?yōu)化。（2）中值電阻測(cè)量?jī)?yōu)化。（3）高值電阻測(cè)量?jī)?yōu)化。（4）非線性電阻測(cè)量?jī)?yōu)化。本實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生針對(duì)某一子題目從以下兩方面進(jìn)行研究：（1）對(duì)同一元件用不同的測(cè)量?jī)x器和不同的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究（可從儀器特點(diǎn)、誤差情況、方法的引申以及他們對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響等方面進(jìn)行考慮）。（2）對(duì)不同的元件采用合理的實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)量電路、實(shí)驗(yàn)儀

4、器的選擇（可從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較、盡量減小系統(tǒng)誤差、或?qū)ο到y(tǒng)誤差進(jìn)行修正、完善測(cè)量方法求得最佳實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面進(jìn)行考慮）。（一） 中值電阻的測(cè)量中值電阻一般指1106范圍內(nèi)的電阻，測(cè)量中值電阻的方法一般有以下幾種：1、 歐姆表法；2、伏安法；3、補(bǔ)償法；4、替代法；5、單電橋法；6、數(shù)字化測(cè)量。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1、 接線時(shí)必須先斷開(kāi)線路開(kāi)關(guān)，滑線變阻器輸出電壓調(diào)至最??；2、 測(cè)量待測(cè)電阻時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)估算電壓表與電流表的量程，要是待測(cè)電阻兩端的端電壓值大于2/3量程。3、 直流電位差計(jì)接入被測(cè)回路時(shí)，高電位與高電位相接，低電位與低電位相接；4、 使用電位差計(jì)中的電鍵按鈕及靈敏電流計(jì)的靈敏度選

5、擇開(kāi)關(guān)時(shí)，首先只能選用較低的靈敏度，然后逐步增加檢流計(jì)靈敏度，要先粗調(diào)，再細(xì)調(diào)；5、 標(biāo)準(zhǔn)電阻的電流端鈕接電源回路，電壓端鈕接測(cè)量回路；（二） 低值電阻的測(cè)量低值電阻一般指1以下的電阻。通常被測(cè)對(duì)象有：電機(jī)電樞繞組、安培表內(nèi)阻、分流器電阻、電流互感器的原線圈電阻、短導(dǎo)線和匯流排電阻等。測(cè)量小電阻時(shí)必須要考慮連接導(dǎo)線電阻和接觸電阻（總稱附加電阻）對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。一般情況下附加電阻約為10-510-2。假定附加電阻為0.001，若被測(cè)電阻的阻值為0.01，則附加電阻的影響可達(dá)10%，如果被測(cè)電阻的阻值在0.01以下，就必須要考慮導(dǎo)線本身電阻和接觸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。接觸電阻是指電流從一個(gè)導(dǎo)體過(guò)

6、渡到另一個(gè)導(dǎo)體所遇到的電阻。接觸電阻與接觸表面的面積、接觸表面的情況（平滑、粗糙、清潔、臟污、氧化膜的厚度等）級(jí)接觸的緊密程度等有關(guān)。測(cè)量小電阻時(shí)必須采用能消除接觸電阻和接線電阻的測(cè)量方法，為此，通常采用四端接法。圖1-1為待測(cè)黃銅棒和標(biāo)準(zhǔn)電阻的四端接線柱示意圖，圖中C1、C2為電流端接線柱，在把他接入測(cè)量電路時(shí)通常與電源回路相接；P1、P2為電壓端接線柱，它通常與測(cè)量回路相接。這樣可以減小附加電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。測(cè)量低值小電阻的方法一般有以下幾種：1、 歐姆表法；2、伏安法；3、直流電位差計(jì)法；4、雙電橋法；5、數(shù)字化測(cè)量。（三） 高值大電阻的測(cè)量高值大電阻一般指106以上的電阻，其測(cè)量對(duì)

7、象是不良導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體材料的電阻，以及由這些材料所構(gòu)成的元件的電阻。在高值大電阻的測(cè)量中，溫度、濕度、試驗(yàn)電壓、測(cè)量時(shí)的電流途徑等因素都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。因此，在測(cè)量大電阻時(shí)，必須考慮可能影響測(cè)量電阻值的一些因素。測(cè)量中某些路徑的泄漏電流有可能對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)不容許的誤差，因此必須采取保護(hù)措施。工程上測(cè)量絕緣電阻最常用的方法是應(yīng)用兆歐表，使用兆歐表測(cè)量絕緣體電阻時(shí)要注意接線端鈕“E”要接地，“L”端要接被測(cè)物，不能接反。測(cè)量大電阻的方法有：a) 伏安法；2、檢流計(jì)法；3、直流放大器法；4、電容充放電法；5、高阻電橋法；6、大電阻的數(shù)字化測(cè)量。【問(wèn)題思考】1、 本實(shí)驗(yàn)所給定的待測(cè)電阻屬于什么范圍（低值、中值