電阻優(yōu)化測量

1、實驗一 電阻優(yōu)化測量電阻測量是電學(xué)中常用的物理測量之一，在電阻測量中有許多測量方法，他們都有著自己的測量特點和使用范圍，其測量誤差也不大相同。測量電阻時應(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)的實驗儀器和實驗方法，設(shè)計優(yōu)化測量方案?！緦嶒?zāi)康摹浚?）根據(jù)被測電阻的性質(zhì)及阻值大小，學(xué)會實驗方案、測試方法、儀器選擇的合理確定，培養(yǎng)實驗設(shè)計和獨立工作能力。（2）根據(jù)不同被測對象和測量特點，學(xué)會分析誤差和減小誤差的方法，進一步培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力?！究蛇x用實驗儀器】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，電阻箱，穩(wěn)壓電源，單刀開關(guān)

2、，雙刀開關(guān)，待測電阻（2000、200、20），導(dǎo)線若干。【實驗內(nèi)容和要求】1、 根據(jù)實驗?zāi)康募翱蛇x用實驗儀器、待測電阻阻值情況，進行優(yōu)化設(shè)計，盡可能減小系統(tǒng)誤差，確定出一種測量方案。2、 對于10、20的待測電阻，要求測量結(jié)果的相對不確定度小于2%；200、1000、2000的待測電阻，要求測量測量結(jié)果的相對不確定度小于0.5%。 3、 也可以從下列題目中選擇一個進行設(shè)計。（1）伏安法測電阻的系統(tǒng)誤差研究，設(shè)計一種消除此誤差的測量方案。（2）單臂電橋測電阻的研究 （可從測量范圍、比較臂、減小測量誤差等方面進行分析）。（3）對一待測電阻（阻值在20左右）分別用伏安法、補償法進行測量，要求測量測

3、量結(jié)果的相對不確定度小于1.5%，評價兩種測量方法的優(yōu)缺點，權(quán)衡利弊，選取適宜的測量方法。（4）設(shè)計出一種用惠斯登電橋測量待測電阻的實驗方案，要求測量測量結(jié)果的相對不確定度小于0.5%.【實驗提示】本實驗根據(jù)不同被測對象和測量特點，我們可將它分為以下幾個子題目：（1）低值電阻測量優(yōu)化。（2）中值電阻測量優(yōu)化。（3）高值電阻測量優(yōu)化。（4）非線性電阻測量優(yōu)化。本實驗中要求學(xué)生針對某一子題目從以下兩方面進行研究：（1）對同一元件用不同的測量儀器和不同的實驗方法進行研究（可從儀器特點、誤差情況、方法的引申以及他們對測量結(jié)果的影響等方面進行考慮）。（2）對不同的元件采用合理的實驗方法、測量電路、實驗儀

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

5、擇開關(guān)時，首先只能選用較低的靈敏度，然后逐步增加檢流計靈敏度，要先粗調(diào)，再細調(diào)；5、 標(biāo)準(zhǔn)電阻的電流端鈕接電源回路，電壓端鈕接測量回路；（二） 低值電阻的測量低值電阻一般指1以下的電阻。通常被測對象有：電機電樞繞組、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。測量小電阻時必須要考慮連接導(dǎo)線電阻和接觸電阻（總稱附加電阻）對測量結(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，若被測電阻的阻值為0.01，則附加電阻的影響可達10%，如果被測電阻的阻值在0.01以下，就必須要考慮導(dǎo)線本身電阻和接觸電阻對測量結(jié)果的影響。接觸電阻是指電流從一個導(dǎo)體過

6、渡到另一個導(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）級接觸的緊密程度等有關(guān)。測量小電阻時必須采用能消除接觸電阻和接線電阻的測量方法，為此，通常采用四端接法。圖1-1為待測黃銅棒和標(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，在把他接入測量電路時通常與電源回路相接；P1、P2為電壓端接線柱，它通常與測量回路相接。這樣可以減小附加電阻對測量結(jié)果的影響。測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、直流電位差計法；4、雙電橋法；5、數(shù)字化測量。（三） 高值大電阻的測量高值大電阻一般指106以上的電阻，其測量對

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。在高值大電阻的測量中，溫度、濕度、試驗電壓、測量時的電流途徑等因素都會影響測量結(jié)果。因此，在測量大電阻時，必須考慮可能影響測量電阻值的一些因素。測量中某些路徑的泄漏電流有可能對測量結(jié)果帶來不容許的誤差，因此必須采取保護措施。工程上測量絕緣電阻最常用的方法是應(yīng)用兆歐表，使用兆歐表測量絕緣體電阻時要注意接線端鈕“E”要接地，“L”端要接被測物，不能接反。測量大電阻的方法有：a) 伏安法；2、檢流計法；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)字化測量?！締栴}思考】1、 本實驗所給定的待測電阻屬于什么范圍（低值、中值