电流补偿法测电阻-复旦大学物理教学实验中心FudanPhysics.PDFVIP

维普资讯 第 25卷 湖北师范学院学报(自然科学版) Vo1．25 第3期 JournalofHubeiNormalUniversity(NaturalScience) No．3，2005 电流补偿法测 电阻 王 中元 (湖北师范学院物理系，湖北 黄石 435002) 摘要：常用的补偿法测电阻是通过电压补偿法来实现的。本文将通过分析、演变，巧妙设计 出一种使用电 流表，电压表进行电流补偿的测电阻的方法，通过实验测量的有关数据进行误差分析与计算。 关键词 ：电流补偿 ；测量电阻；误差 中图分类号：04—33 文献标识码：A 文章编号：1009-2714(2005)03．0060．03 补偿法是使用被测量的作用在测量过程中抵消，使得表示标准量与被测量的作用之差量值的仪 表示数为零，它是大学物理实验中应用较广的方法 。比较常见的补偿法有 电压补偿法、长度补偿法、 光程补偿法、温度补偿法等。在用伏安法测电阻的实验中，为减小系统误差，通常采用 电压补偿法，该 方法 已在许多书籍中进行了叙述，在此不再论述。能否采用电流补偿 的方法来测量电阻呢?本文将 做进一步的论述。 1 实验原理 在伏安法测电阻的实验中，无论是电流表 内接还是电流表外接，由于电流表的内阻不为零或电压 表的内阻不可能是无穷大，因此在实验测量中都会造成系统误差。当电流表外接时，为减小系统误差 可采用 电压补偿法进行测量 。当电流表 内接时，只要消除电流表 的分压作用的影响，就可减小实验 中 的系统误差，为此可以进行以下设计分析。 如图1所示，图1的a)的电压表是测量 的真实电压值，图1的b)的电流表测量的是 的真 实电流值，使用滑动变阻器是为了改变电路中的电流值，若能够将两电路中各电表测量相应真实值的 特点融合在一个 电路 中，就可消除电表的电阻在电路测量中的影响。 a) b) 图 1 测量电阻的 电流和电压 电路 在图1两 电路 中，若将导线BC段与DF段连接在一起，用一段导线BC连接 ，使两个电路综合成 一 个电路 ，BC段导线的电流就是两电源 和 提供 电流的合效果 ，且在图 1的a)和 图1的b)中， 收稿 日期 ： 2Oo4—06—29 作者简介 ：王中元 (1963一 )，男 ，湖北鄂州人，高级教师。 · 6O · 维普资讯 BC段与EF段电流方向是相反的，只要两电源的电动势满足一定的要求，调节滑动变阻器 ，就可使 综合 电路BC段的电流为零，此时，两 电路 中的被测电阻就可用一个 代替，BC段的电流可用灵敏 电流计来测量，为此可以设计出如图2所示的电流补偿 电路。 如图2所示，调节滑动变阻器 ，使灵敏电流计的读数为零，即两电路的电流通过灵敏电流计的 电流 “补偿”抵消，达到电流补偿的目的，从而使电路中灵敏电流计的两端电势相等，即BC两点电势 相等，这样 电压表 中测量值就等于 两端电压的真实值。由于灵敏电流计的读数为零，对于原电 路在 G中的电流方向相反、大小相等，即通过电流表中的电流与通过 的真实电流值相等。或者 说 ，在图2中，G中电流为零，根据基尔霍夫定律可知，电流表A中电流与通过 的电流相等，达到了 减小系统误差进行直接测量的 目的。 图2 测 电阻的电流补偿 电路 2 电阻测量 在实际测量电阻的过程中，为了保护灵敏电流计，应与灵敏电流计串联一个可变电阻 ，并加一 个开关K(若灵敏电流计是按纽式接触时则可省掉开关)，为了便于调节，我们加入变阻器 ，，如图3 所示，，阻值较大，目的是起粗调作用，：电阻值较小，目的是起微调作用。 图3 电 阻测 量 电路