初中实验-欧姆定律及伏安法测电阻

欧姆定律及伏安法测电阻

一．实验任务

1.验证欧姆定律

2.再次熟悉电压表、电流表和分压电路的用法

3.分析电压表测电阻的系统误差

4.测绘电阻的伏安特性曲线

5.用作图法处理实验数据，求出电阻值，并修正

二．实验器材

直流毫安表、直流伏特表、滑动变阻器、直流稳压电流、开关、若干导线、待测电阻三．实验原理

1.滑动变阻器

滑动变阻器是将电阻丝均匀密绕在瓷管上制成的，它有两个固定的接线端和一个在线圈上滑动的滑动端。变阻器的主要规格是电阻值和额定电流。

滑动变阻器在电路中常用做串联可变电阻，起控制电流大小的作用；或并联于电路组成分压电路，起调节电压的作用。据它在电路中的作用及外接负载的情况来选用适当阻值和额定电流的变阻器。

2.电学实验中的接线规则

（1）分析线路图。实验线路一般分为电源部分，控制部分和测量部分。在线路中找出这三部分并了解其功能。

（2）合理安排仪器

（3）按回路接线法连线和查线。布置好仪器，将线路图分解为若干回路，由第一个贿赂的高电位点开始连线，循回路连至电位最低点，然后再接第二个回路，这样一个回路、一个回路地接线称回路接线法。连先后再按回路检查，保证接线正确无误。还要注意，连线时，先不接通电源并空出电源一端。

（4）检查仪器、零点与安全位置：接电源前要检查各电表指针是否指零并检查各电器是否处于安全位置，如不处于安全位置，则需进行调整。

（5）瞬态试验和“宏观”粗测。在确信酰卤连接无误后，先跃接电源开关，密切光查酰卤状况是否异常，若出现异常，立即断电，检查出异常原因，再试接通。然后，粗测控制电路，宏观地看看测量仪器的变化，待心中有数后，再仔细调节至实验的最佳状态，进行数据测量。

（6）拆线时应先断开电源，并拆下某一端连线后，再拆其它导线，以免电源短路。拆完线后，仪器还原至非工作状态，并归位放置。最后把导线捆扎好，将实验台整理干净。

3.滑动变阻器用作制流及分压时的调节特性

（1）制流

将滑动变阻器串联于电路中，构成制流电路。根据欧姆定律，此电路中的电流I为I=V o/(R L+R AC) ①

式中V o为电源的端电压，R AC为变阻器接入电路的部分电阻，R L为负载电阻。略去电流表的接入误差，当R AC =0时，I=I o, I o= V o / R L②

①与②相除得：

I/ I o = R L /( R L +R AC)=( R L /R)/[( R L /R)+( R AC/R)] , R为变阻器的总电阻

以R AC/R为横坐标，I/ I o为纵坐标，绘出关系图，此即滑动变阻器的制流特性曲线：

①R AC=0时，电路中有最大电流，为I o；R AC=R时，电路中电流最小为I min,一般此电流不为零。电流调节范围为I min~ I o

②R相对R L越小电流I的调节量△I越小，但调节性能越好——电流I随越接近线性

变化

③R相对R L越大，电流的调节范围越大，但调节的线性变化性能变坏。

一般在负载电阻R L确定后，按R L /2 < R< R L选择变阻器阻值R，可兼顾电流调节范围较大且调节线性变化性能较好。当选取变阻器是，除考虑阻值外还要考虑其额定电流应满足电路需要。

（2）分压

变阻器作分压器使用

L略去电压表的接入误差，AC两端输出可调电压V AC为

V AC=V AB/[R BC+ R AC R L/( R AC +R L)] ·R L R AC / (R AC +R L)

两边同除以，得：V AC / V AB =[ R AC /( R AC + R L)]/[ R BC +( R AC R L /( R AC + R L))], 右端分子、分母同除以R

以R AC /R 为横坐标，V AC / 为纵坐标，作关系图:

①R AC =0，V AC =0；R AC =R时，V AC = V AB≈E，电压调节范围为0~E;

②R相对越小，调节线性变化性能越好，在确定后，选取作分压器的变阻器时，其阻值取R≤R L /2，但R不可取得过小，以免电流超过其额定电流而将变阻器烧坏

（3）为了使电流（或电压）有较大调节范围并能做精细调节，可在电路中增加一细调电阻R`≈R/10

3.电学元件的伏安特性曲线

在电学元件两端加上直流电压，元件内有电流通过，电流随电压变化的关系成为电学元件的伏安特性。此特性用图线表示出来，就是伏安特性曲线。一些电学元件，如碳膜电阻、金属膜电阻，其伏安特性曲线是直线；有一些电学元件，如半导体二极管的伏安特性曲线是曲线，如图

4.伏安法测电阻的系统误差修正

用分压电路进行伏安法测电阻实验

（1） 电流表内接时系统误差的修正

测出电压V 及电流I ，则R L +R A =V/I ∴R L =V/I- R A = R L `- R A

将R L `经电流表内阻R A 修正后即为测量结果，由式R L = R L `- R A 可看出，当R A <> R A ,应采用内接法。

（2） 电流表外接时，系统误差的修正

V/I=R L R V /(R L +R V ) ∴R L =(V/I)·R V /( R V –V/I)=R L ` R V ( R V -R L `) 从上式可看出，当R V >> R L ` 时， 影响很小，R L ≈R L ` 即当 R L << R V 时， 应采用外接法。