补偿法测电阻

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1、补偿法测电阻（车辆工程0502班张春超0120507250208）摘要:对补偿法测电阻的原理进行分析,设计了电压补偿测电阻和电流补偿测电阻的实验电路。该电路测量精度高,结构简单,操作方便。关键词:电压补偿;电流补偿;测量电阻补偿法,就是在测量时采用标准可以正确读数部分代替被测量部分,从而提高测量精度的一种方法[1]。完整的补偿测量系统由待测装置、补偿装置、测量装置和指零装置四部分组成。待测装置要求待测量尽量稳定,便于补偿;补偿装置要求补偿量值准确,达到设计的精度;测量装置可将待测量与补偿量联系起来进行比较;指零装置是一

2、个比较系统,它将显示待测量与补偿量比较的结果。补偿法是物理实验中一个很重要的方法,这种方法在力学、热学、电学和光学中都有应用,如长度补偿法、温度补偿法、光程补偿法等。文[2]和文[3]提出了一种测量电阻的完全补偿方法。本文利用补偿法测电阻的原理,设计了电压补偿测电阻和电流补偿测电阻的实验电路。1.电压补偿法1.1　电压补偿法原理图1(a)所示,测量电池的电动势,若用电压表直接并联在电池两端,因电池内部存在内阻r,电池内部必然存在电压降Ir,则电压表测到的是电池的端电压而不是电池的电动势。如采用图1(b)所示电路Ex为被

3、测电动势，Es为可调标准电动势。适当调节Es的值,可使检流计的读数为零,此时Es与Ex大小相等,方向相反,电压达到了补偿。1.2　电压补偿法测电阻实例电压补偿法测电阻电路如图2所示。稳压电源E1、电流表A、滑线变阻器R0和待测电阻Rx组成一待测装置,调节滑线变阻器R0可实现等精度多次测量。稳压电源E2、滑线变阻器R1、滑线变阻器R2和电压表V形成分压电路,组成一补偿装置,滑线变阻器R1阻值较大,用于粗调;滑线变阻器R2阻值较小,用于微调。当Rx两端电压与分压器分得电压相等时,检流计G读数为零,电压达到补偿,电压表表示数

4、U就等于Rx两端电压,电流表测出的电流I就是通过Rx的电流,由欧姆定律得:Rx=U/I。（a）（b）图1　电压补偿法测电阻原理图测量步骤:1)闭合K1和K2,断开K3、K4和K5,记下电压表示数U1。2)闭合K4和K5,断开K1、K2和K3,调节R1（粗调),使电压表示数U2=U13)闭合K1、K3、K4和K5,断开K2,调节R2(微调),使检流计读数为零。4)改变R0,重复以上步骤,可进行多次等精度测量。测量结果取其平均值。图2　电压补偿法测电阻电路图2　电流补偿法2.1电流补偿法原理图3(a)所示,测量回路的电流,

5、若用电流表直接串联在电路中测量,由于电流表有一定的内阻rg,电流表测得值I′=E/（Rx+r+rg）,较真实的电流值I′=E/（Rx+r）小,从而引起电流测量误差。如采用图3(b)所示的电路,用检流计取代原电流表的位置,在检流计支路上外加一个由电源E2、滑动变阻器R和电流表组成一补偿电路,调节滑动变阻器R,使检流计读数为零,此时电流达到了补偿,电流表示数I即为原电路待测电流。（a）（b）(图3　电流补偿法测电阻原理图)2.2　电流补偿法测电阻实例电流补偿法测电阻电路如图4所示。稳压电源E1、电压表V、滑线变阻器R0和待

6、测电阻Rx组成一待测装置,调节滑线变阻器R0可实现等精度多次测量。稳压电源E2、滑线变阻器R1、滑线变阻器R2和电流表A组成一补偿装置,滑线变阻器R1阻值较大,用于粗调;滑线变阻器R2阻值较小,用于微调。当两回路的电流通过检流计时大小相等,方向相反,检流计读数为零,电流达到了补偿。此时,电流表的示数I与通过Rx的电流相等,由欧姆定律得:Rx=U/I。测量步骤:1)闭合K1和K4,断开K2、K3和K5,记下电流表示数I1。2)闭合K3和K5,断开K1、K2和K4,调节R1(粗调),使电流表示数I2=I1。3)闭合K1、K

7、2和K5,断开K3和K4,调节R2(微调),使检流计读数为零。4)改变R0,重复以上步骤,可进行多次等精度测量。测量结果取其平均值。图4　电流补偿法测电阻电路图参考文献:[1]周殿清.大学物理实验[M].武汉:武汉大学出版社,2003.76.[2]张雄,王黎智,马力等.物理实验设计与研究[M].北京:科学出版社,2003.127-130.[3]赵正权.完全补偿法测量电阻及误差分析[J].大学物理,2005,24(9):48.[4]杨述武.普通物理实验[M].北京:高等教育出版社,1982.21.