伏安法测电阻是大学物理实验中的一个重要内容,通过使用电流表和电压表来测量未知电阻的阻值。以下是伏安法测电阻的详细步骤和注意事项:
实验目的
1. 利用伏安法测电阻。
2. 验证欧姆定律。
3. 学会间接测量量不确定度的计算,进一步掌握有效数字的概念。
实验原理
伏安法测电阻的原理基于欧姆定律的导出式:
[ R = frac{U}{I} ]
其中,( R ) 是待测电阻的阻值,( U ) 是电阻两端的电压,( I ) 是通过电阻的电流。通过测量电压和电流的值,可以计算出电阻的阻值。
实验器材
1. 电源
2. 开关
3. 电流表
4. 电压表
5. 滑动变阻器
6. 待测电阻
7. 导线
电路图
实验电路图通常有两种形式:
外接法 :电流表接在电压表的外侧,适用于电阻值较小的场合。内接法:
电流表接在电压表的内侧,适用于电阻值较大的场合。
实验步骤
连接电路
将开关断开,按电路图连接实物电路。
将滑动变阻器的滑片调至阻值最大的位置,以保护电路。
确定量程
利用试触法确定电流表和电压表的量程,同时判断电表连接是否正确。
测量数据
闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变待测电阻两端的电压,并记下相应的电流表示数和电压表示数。
断开开关,整理实验器材。
数据处理
将每次测量的电压值和对应的电流值代入公式 ( R = frac{U}{I} ),分别求出待测电阻的阻值 ( R1, R2, R3, ldots, Rn )。
计算它们的平均值,即得到待测电阻的电阻值。
注意事项
连接电路时:
先将开关断开,连接时要有序进行。
闭合开关前:
把滑动变阻器调到阻值最大处。
滑动变阻器的调节顺序:
闭合开关,调节滑片,使小灯泡达到正常工作的电压,再使小灯泡电压逐次降低。
数据处理
测定值电阻的阻值时应该求平均值,因为定值电阻的阻值不变,求平均值可以减小误差。
测灯泡电阻时不能求平均值,因为在不同电压下灯泡的温度不同,其电阻是不同的,求平均值没有意义。
实验数据记录表格
| 实验序号 | 电压 ( U ) / V | 电流 ( I ) / A | 电阻 ( R ) / Ω |
| -------- | --------------- | --------------- | --------------- |
| 1||||
| 2||||
| 3||||
实验误差分析
外接法
测量值小于真实值,因为电压表会分流。
内接法
测量值大于真实值,因为电流表会分压。
实验总结
通过伏安法测电阻实验,学生可以深入理解欧姆定律,并学会如何使用电压表和电流表进行精确测量。实验中,通过多次测量并求平均值的方法,可以有效减小误差,提高测量结果的准确性。