伏安法测电阻及补偿法测电压
补偿法测电阻
实验项目名称：补偿法测电阻实验人员：姓名：高宁学号：65120511 实验时间：2013.11.24实验地点：李四光实验楼204一、实验项目简介：1.实验来源：在之前做过的物理实验中做过通过补偿法测量电源电动势和内阻的实验，于是想再做利用补偿法的实验，从而加深对补偿法的理解。
2.实验目的1)了解补偿法的实验方法2).通过对比体会补偿法在测量中的优势二、实验原理：1.欧姆定律：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
表达式：I=U/R2.在伏安法测电阻的实验中，根据电流表的连接方式，主要分两种：内接法和外接法（1）内接法：图一为内接法的原理图，在测量过程中，由于电流表自身所带内阻的分压，导致电压表所测得的电压值大于被测电阻两端的实际电压值，由欧姆定律可知，测量值将大于实际值。
图一图二（2）外接法:图二为外接法的原理图，在测量过程中，由于电压表自身所带内阻的分流，导致电流表所测得电流值大于流过被测电阻的实际电流值，有欧姆定律可知，测量值将小于实际值。
3.通过补偿法对两种测量方法进行改装：（1）电压补偿法测电阻：图三为电流补偿法测电阻的原理图，当检流计示数为零时，电路达到补偿状态，电压表的示数即为Rx两端电压，此时电压表内阻相当于无穷大，从而使电流表的示数即为流过Rx的电流，最后由欧姆定律计算出Rx的电阻值。
图三（2）电流补偿法测电阻：图四为电流补偿法测电阻的原理图，R3进行粗调，R2进行细调，R1作用为保护电流计，当检流计的示数为零时，电路达到补偿状态，从而使电压表的示数即为Rx两端的电压值，而电流表的示数也为流过Rx的电流，最后由欧姆定律计算出Rx的电阻值。
图四三、实验仪器：电源、单刀单掷开关、变阻箱、滑动变阻器、电压表、电流表、检流计等。
四、实验内容及实验数据：按图一连接电路，被测电阻Rx的阻值为150Ω，读出电流表和电压表的示数，测量8次，记录数据于表1-1中。
测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8电压（V） 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 电流（mA）9.62 19.11 29.24 38.22 48.08 56.96 66.62 76.38R（Ω）155.92 156.98 153.90 156.98 155.99 158.00 157.61 157.11 x表1-1平均值：xR=1/8(155.92+156.98+153.90+156.98+155.99+158.00+157.61+157.11)=156.56百分误差：ε=ΔRx/Rx×100%=4.37%按图二连接电路，被测电阻Rx的阻值为150Ω，读出电流表和电压表的示数，测量8次，记录数据于表1-2中。
大学物理实验伏安法测电阻中补偿法的应用研究
０ ． 引言
在大学物理实验 中， 利 用伏安法对 电阻进行 测量是广 大物理 学领域学生的基础实验之一 ， 具有重要的实践性意义。电压 、 电流 和电阻是物理学科 中三大 电力相 关名 词 ， 也是重 要 的实验 参数 。 在大学物理试验 中， 对 电阻的测量有多种方法 ， 而伏安法是常用 的 电阻 测 量 方 法 之 一 。然 而 在 实 际 测 量 中 ， 该 种 方 法 的 实 验 结 果 存 在 着 一定 程 度 的误 差 ， 为 了减 少 误 差 、 提 高 实 验 的精 准 度 ， 补偿法 的运用至关重要 。本文对补偿法在大学物理 的伏安法测量 电阻的 实验 中 的应 用 进 行 如 下 阐述 。 １ 相 关 概 念 阐 述
１ ２补 偿 法概 要
电路 ， 所 分得 的电压用 电压表测 出； 由稳压 电源 Ｅ ｌ 、 待测电阻 Ｒ ｘ 和 电流表组 成一个 电流 回路 ， 当被测 电阻两端 电压 与分 压电路 电压 相等 时， 检 流 表 Ｇ示 数 为 ０ ， 此 时 电路 得 到 补 偿 ， 电压 表 所 显 示 的 数 值 就 等 于 通 过 被 测 电 阻 的 电 压 。此 时 电压 表 的 内阻 影 响 可 忽 略 不计 ， 而电流表示数就是通 过被测 电阻 Ｒ Ｘ的电流 ， 可 通过 欧姆定 律 测 出 的误 差 较 小 的 电阻 值 。 （ ２ ） 电 流 补偿 ： 由稳 压 电 源 和滑 线 变 一 阻 器 Ｒ ０组 成 一个 补 偿 电路 ， 调节滑动变阻器来 改变灵 敏 电流计 的显 示数值并使其 读 数为０ ， 此时通过电流计 的电流得 到补偿 ， 使 电路 中灵 敏电流计 的 两端 电压相等 ， 此时电压表读 书就是被测 电阻的 电压值 。 由于 灵 敏电流计 的读数为零 ， 对原 电路在检流表 Ｇ中的电流方向相反 、 大 小相等 ， 可通过欧姆定律测 出的误差较小的电阻值 。
测量电阻的五种方法
U测 I测
，
＞I I 设电压表分流为 ，
则：
V
I测IxIV x.
Rx测 RR x xRR VV＜Rx.
可见：外接法测电阻，测量值偏小。
当Rx＜＜VR时测量值较.准
为消除伏安法测电阻 内外接两种电路的系统误 差而设计电路如右图所示， 其具体操作步骤如下：
⒈闭合开关 S 1 后，先 将单刀双掷开关 S 2 置
开关。具体操作步骤如下：
⒈闭合开关 S 1 后，先将 S 2 置于接点1，分别记下此 时电流表的示数I及电压表的示数U；⒉再将 S 2 置于
接点2，并调节电阻箱的阻值，使两表的示数分别与 第一次显示的结果相同，这样就以替代的方式直接给
出了测量结果： Rx R0
四、补偿法：
对伏安法测电阻由于电表内阻 影响所造成的误差用此方法消 除。电路设计如右图所示：
(5) 用欧姆表对电阻的测量是粗略测.
流的一半，于是电 阻箱的示数就等于电流表的内阻。
即 RA R0 .
对乙图操作步骤：先在闭合开关 S 2
压表满偏，同时记下另一电压表V /
条件下调节 R / 使电
的示数；然后断S开2
并通过调节R0及R/ 的阻值，使电压表V半偏， 而电压V /
表 的示数仍与第一次相同。同理有： RV R0
㈢欧姆表
表的指针达到满偏这一 过程叫欧姆表调零.
(3) 刻度的标定：红黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时， 调节调零电阻R，使I=Ig，使电流表的指针达到满偏，
这一过程叫欧姆表调零.
①当I=Ig时Rx=0，在满偏电流Ig处标为“0”Ω
②当I=0时Rx→∞，在I=0处标为“∞”.
③当I= 时，Rx=(Rg+R+r)=
伏安法测电阻与补偿法测电压
伏安法测电阻与补偿法测电压
实验器材：
九孔实验板、1.5伏电池两节、检流计、数字电压表、数字电流表、待测电阻、可调电阻、开关、接线若干
实验原理：
1、伏安法：内外接电路测电阻。
2、补偿法测电压：当两直流电源的同极性端相连接，而且其电动势大小恰恰相等时，回路中无电流流过，即灵敏电流计G 的指示数为零，这时电路达到平衡。
因此可利用此种性质的电路由已知电压和电动势来测量位置电压或电动势 实验内容：
1、伏安法测电阻：分别内外接电路，在一定电流下测电压，做U-I 曲线的电阻()1x R 和()2x R
2、待测电阻阻值x R 的确定
在一定电流下，用补偿法测电压，绘制U-I 图，得x R。
电压补偿法在伏安法测电阻中的应用实验报告
电压补偿法在伏安法测电阻中的应用实验
报告
电阻是电学中的基本元件之一，它的测量是电学实验中的重要内容。
伏安法是一种常用的测量电阻的方法，但在实际应用中，由于电源电压的波动和电路中的电源内阻等因素的影响，会导致测量结果的误差。
为了解决这个问题，电压补偿法被引入到伏安法测电阻中。
电压补偿法的基本原理是在电路中加入一个可调电阻，通过调节电阻的阻值，使得电路中的电流不变，从而消除电源电压波动和电源内阻的影响。
具体实验步骤如下：
1. 搭建伏安法测电阻的电路，包括电源、待测电阻、电流表和电压表。
2. 在电路中加入一个可调电阻，将其与待测电阻并联。
3. 通过调节可调电阻的阻值，使得电路中的电流不变，即电流表示数不变。
4. 记录此时电路中的电压值，即可得到待测电阻的电阻值。
在实验中，我们使用了一台数字万用表来测量电流和电压，并通过调节电位器来实现电压补偿。
实验结果表明，通过电压补偿法测量电阻的结果更加准确，误差更小。
电压补偿法是一种有效的伏安法测电阻的方法，可以消除电源电压
波动和电源内阻的影响，提高测量结果的准确性。
在实际应用中，我们可以根据需要选择合适的电压补偿方法，以获得更加精确的测量结果。
伏安法、阻抗法、电位法
伏安法、阻抗法和电位法是三种常用的电化学分析方法。
1. 伏安法：伏安法是一种通过测量电流和电压之间的关系来分析物质的方法。
这种方法通常使用一个可调电压源和一个测量电流的仪器（如电流计或安培计）。
在伏安法中，电压被施加到样品上，然后测量通过样品的电流。
这种方法可以用于测量电导率、电极反应速率、电极过程的传质和电荷传递过程等。
2. 阻抗法：阻抗法是一种通过测量交流信号在样品中的衰减来分析物质的方法。
这种方法通常使用一个频率发生器和一个测量衰减的仪器（如阻抗分析仪）。
在阻抗法中，一个交流信号被施加到样品上，然后测量信号在通过样品后的衰减。
这种方法可以用于测量样品的介电常数、电导率、磁导率等。
3. 电位法：电位法是一种通过测量电极与溶液之间的电势差来分析物质的方法。
这种方法通常使用一个参考电极和一个工作电极。
在电位法中，测量电极和参考电极之间的电势差，然后将这个电势差与浓度或其他性质建立关系。
这种方法可以用于测量离子浓度、电极反应速率、电极过程的传质和电荷传递过程等。
伏安法测电阻 方法
伏安法测电阻方法
伏安法是一种常用的测量电阻值的方法，通过测量电流和电压的关系来计算电阻值。
以下是伏安法测电阻的基本步骤：
1. 准备测量电路：将待测电阻与电源、电流表和电压表连接起来。
电流表与待测电阻串联，电压表与待测电阻并联。
2. 施加电流：通过电源将一定大小的电流施加到待测电阻上。
电流的大小可以根据实际需要进行调整。
3. 测量电流：使用电流表测量通过待测电阻的电流值。
确保电流表的量程足够以容纳测量电流的范围。
4. 测量电压：使用电压表测量待测电阻的两端电压。
确保电压表的量程足够以容纳测量电压的范围。
5. 计算电阻：根据欧姆定律，电阻值等于测得的电压值除以测得的电流值，即R = V/I。
需要注意的是，在实际的测量过程中，要确保电路连接正确、仪器精确，并且避免测量时的额外电阻和电压降的影响。
此外，对于较小的电阻值，可以采用四线测量法来减小线路电阻的影响。
补偿法测电阻
实验项目名称：补偿法测电阻实验人员：姓名：高宁学号：******** 实验时间：2013.11.24实验地点：李四光实验楼204一、实验项目简介：1.实验来源：在之前做过的物理实验中做过通过补偿法测量电源电动势和内阻的实验，于是想再做利用补偿法的实验，从而加深对补偿法的理解。
2.实验目的1)了解补偿法的实验方法2).通过对比体会补偿法在测量中的优势二、实验原理：1.欧姆定律：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
表达式：I=U/R2.在伏安法测电阻的实验中，根据电流表的连接方式，主要分两种：内接法和外接法（1）内接法：图一为内接法的原理图，在测量过程中，由于电流表自身所带内阻的分压，导致电压表所测得的电压值大于被测电阻两端的实际电压值，由欧姆定律可知，测量值将大于实际值。
图一图二（2）外接法:图二为外接法的原理图，在测量过程中，由于电压表自身所带内阻的分流，导致电流表所测得电流值大于流过被测电阻的实际电流值，有欧姆定律可知，测量值将小于实际值。
3.通过补偿法对两种测量方法进行改装：（1）电压补偿法测电阻：图三为电流补偿法测电阻的原理图，当检流计示数为零时，电路达到补偿状态，电压表的示数即为Rx两端电压，此时电压表内阻相当于无穷大，从而使电流表的示数即为流过Rx的电流，最后由欧姆定律计算出Rx的电阻值。
图三（2）电流补偿法测电阻：图四为电流补偿法测电阻的原理图，R3进行粗调，R2进行细调，R1作用为保护电流计，当检流计的示数为零时，电路达到补偿状态，从而使电压表的示数即为Rx两端的电压值，而电流表的示数也为流过Rx的电流，最后由欧姆定律计算出Rx的电阻值。
图四三、实验仪器：电源、单刀单掷开关、变阻箱、滑动变阻器、电压表、电流表、检流计等。
四、实验内容及实验数据：按图一连接电路，被测电阻Rx的阻值为150Ω，读出电流表和电压表的示数，测量8次，记录数据于表1-1中。
测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8电压（V） 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 电流（mA）9.62 19.11 29.24 38.22 48.08 56.96 66.62 76.38R（Ω）155.92 156.98 153.90 156.98 155.99 158.00 157.61 157.11 x表1-1平均值：xR=1/8(155.92+156.98+153.90+156.98+155.99+158.00+157.61+157.11)=156.56百分误差：ε=ΔRx/Rx×100%=4.37%按图二连接电路，被测电阻Rx的阻值为150Ω，读出电流表和电压表的示数，测量8次，记录数据于表1-2中。
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2.18伏安法测电阻及补偿法测电压
【实验器材】
(1)学习电学基本仪器的使用。
(2)了解系统误差的来源及其对实验结果的影响。
(3)初步掌握对一些简单系统误差的清除和修正方法。
(4)掌握补偿法测电压的原理及方法。
【实验仪器】
双路直流稳压电源(30V、2A)、伏特表、微安表、灵敏电流计
直流稳压电源能产生直流电流（方向和大小不随时间变化的电流）的电源称为直流电源。
直流稳压电源是物理实验室中常用的基本设备之一，它能在电网电压在一定范围内波动的情况下提供具有一定功率的稳定直流电压。
直流稳压电源输出电阻越小稳定性越好。
【实验仪器】
1、电学元件的伏安特性
在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内会有电流通过，通过元件的电流与端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标和电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在遇见两端的电压成正比关系变化，即其伏安特性曲线为直线（见下左图），这类元件称为线性元件。
至于半导体二极管、稳压管等元件则相反，其伏安特性曲线为曲线（见下右图），称为非线性元件。
图1
在设计测量电学元件伏安特性的线路时，加在它上面的电压和通过的电流均不能超过额定值。
此外，也不能超过测量时所需的其它仪器（如电源、电压表、电流表等）的量程或使用范围。
2、实验线路的比较与选择在测量电阻R 的伏安特性的线路中，
常有两种不同的联接方法。
如果电流表和电压表都是理想的，即电流表内阻R A =0，电压表内阻R V →∞，这两种联
接方法没有什么区别。
实际上，电表都
不是理想的，电压表和电流表的内阻将
对测量结果带来明显的系统误差，通常
称为“接入误差”。
（1）、将开关K 合在1处，为电流表内接法。
此时有：图2
（R X ）1=V 1/I 1
V 1=I 1R X +I 1R A
故（R X ）1=R X +R A
其中，V 1为电压表读数，I 1为电流表读数，（R X ）1用此法测得的电阻值，R A 为电流表内阻值。
其测量结果总是偏大，若已知R A 的大小，可对结果进行修正：
R X =（R X ）1−R A
当R X »R A 时，该接入误差也可忽略不计。
（2）、将开关K 合在2处，为电流表外接法。
（R X ）2=V 2/I 2
I V =V 2/R V
I 2=I V +I X =V 2（1/R V +1/R X ）
因此（R X ）2=1/（1/R V +1/R X ）=R X /（1+R X /R V ）
其中，V 2为电压表读数，I 2为电流表读数，（R X ）2用此法测得的电阻值，R V 为电压表内阻值。
其测量结果总是偏小，若已知R V 的大小，可对结果进行修正：
1/R X =1/（R X ）2−1/R V
当R V »R X 时，该接入误差也可忽略不计。
常见的情况是，相对于待测电阻R X 来说，或者电压表内阻R V 甚大，或者电流表电阻R A 很小，所以可由R X =U/I 得到所要求的结果。
此外，要使测量的准确度高，线路参数的选择应使电表读数尽可能接近满量程。
3、补偿法测电压
伏安法是一种较为普遍的测量电阻的方法，虽然精确度不很高，所用的测量仪器，如伏特计和安培计（即电压表和安培表）却较简单，而且使用也方便。
由于电表的内阻往往对测量结果有影响，所以这种方法常常带来明显误差。
若改用补偿法（代替电压表）来测量电压，则避免了这个缺点。
补偿法测电压的基本原理如图3所示。
当两直流电源的同极性端相连接，而且其电动势大小恰恰相等时，回路中无电流流过，灵敏电流计的指示数为0，这时电路达到平衡。
因此，可利用此种性质的电路（称为补偿电路），由已知电压或电动势来测量未知电压或电动势。
它的优点是，测电压时无须从待测电路分出电流，从而避免了由于电流流经电压表而引进的系统误差。
其中Es 为补偿电源。
实际应用电路如图4。
当工作回路电流一定时Rx 两端电势差一定，改变补偿回路电源电压使灵敏电流计指示为0，则伏特表两端电势差与Rx 两端电势差相等。
E S
图3
4．电源使用规则
（1）根据实验线路和具体设备，在接线前首先估计电路中可能出现的电流和电压的大小，初步判断所用电表和其它实验器件的规格是否适用。
在把握不大的情况下，尽可能先用大量程，最后根据实验情况改用适当的量程。
（2）直流电源的使用注意正负极性，按回路接线法接线。
（3）在接线过程中，输出电压必须逆时针旋至最小，接好之后再打开电源。
（4）使用电源要严防短路，短路就是电路电阻极小，致电流极大，使电路烧毁、电源损坏。
【实验内容】
1．按图2接线，做两种线路的对比研究。
3、按图4联接线路，作出V—I 曲线，并处理数据。
【预习与思考】
1．若在同一坐标中用三种方法作出V－I 曲线，其分布规律如何？有何相对关系？
附录
电阻器
电阻器的种类很多，有实芯电阻器、薄膜电阻器、线绕电阻器、热敏电阻器等。
从结构形式来分，有固定电阻器和可变电阻器两种。
实芯电阻器一般采用碳墨（或石墨）、粘合剂（常和树脂），同时加滑石粉（或云母粉）等填料，经磨细后按一定比例配料加上引线，再压制，绕固涂漆后制成的。
它制造简单，成本低。
但电阻值精度差，不稳定，同时噪声大。
这类电阻器的阻值大小配料内导电成分的多少而定。
阻值常用颜色标记，在电阻的一端有三或四道色环，因此这类电阻器又常称为色环电阻器。
额定功率耗散一般在2W 以下。
记录Rx 标称值＝
内接
U（V）I（μA）接
U（V）I（μA）内
接（R X ）1R X =（R X ）1−R A ΔRx/Rx
接（R X ）2
R X =[1/（R X ）2−1/R V ]
−1
ΔRx/Rx
比较说明哪种接法好补
偿U（V）（μA）。