电流表内阻测量实验报告

实验名称：比较不同方法测电流表头内阻的精度实验日期：6.9实验地点：二教506实验人员：实验目的：1.熟悉多种测量电流头内阻的方法（至少用四种不同方法）；2.比较分析各种测量方法的测量精度（误差分析和不确定度估计）；实验器材：DH6102型伏安特性实验仪，直流稳压源，标准电阻箱，电流表头，开关，导线等1.实验原理a、半偏法按图1连好电路，断开，闭合，调节变阻器R，使待测电流表G的指针满偏。再将也闭合，保持变阻器R接在电路中的电阻不变，调节电阻箱使电流表G的指针半偏。读出电阻箱的示值，则可认为。因为调节电阻箱后，电路总电流和原来几乎相同（因为R滑远大于Rg），那么现在这个电流分成了2路，一路经过G，一路经过与G并联的电阻箱，而且通过G的电流变为原来一半，说明流过电阻箱的电流也是总电流的一半，这样G的电阻就是电阻箱的示数。b、替代法按图所示连接电路，G为待测电流表，为监测表，为单刀单掷开关，为单刀双掷开关。先将拨至与触点1接通，闭合，调节变阻器R，使监测表指针指某一电流值（指针偏转角度大些为好），记下这一示值。再将单刀双掷开关拨至与触点2接通，保持变阻器R的滑片位置不变，调节电阻箱，使监测表恢复原来的示值，则可认为被测电流表G的内阻等于电阻箱的示值。这种方法，要求监测表的示值要适当大一些，这样灵敏度较高，测量误差较2S1S2SRRRrgG1S2S2S1SG2SRG图a-错误!文档中没有指定样式的文字。-1小。c、惠斯通电桥法若待测电阻Rx和标准电阻R并联，因并联电阻两端的电压相等，于是这样，待测电阻Rx与标准电阻R通过电流比联系在一起，可以不用电压表来测量电压了，但是要测得Rx，还需要测量电流I1和I2。为了避免这两个电流的测量，我们设法用另一对电阻比Ra/Rb来代替这两个电流比，即要求（2）这是容易做到的，设计一如图(a)电路，当B点和D点电位相等时，（2）式成立。(a)(b)图(a)所示电路就称之为惠斯通电桥电路。在B、D之间接一检流计G，调节电阻Ra和Rb(或标准电阻R)，使检流计G中没有电流通过，这时B、D两点的电位相等。图(a)和(b)是等效的。比较（1）（2）两式，得或(3)这样就把待测电阻Rx的值用三个电阻值表示了出来，式中k=Ra/Rb称为比率臂或倍率。通常将Rx、Ra、Rb和R叫做电桥的臂。Rx称为待测臂，R称为比较臂，将接检流计G的对角线BD称为“桥”，当桥上没有电流通过时，称电桥达到了平衡。比例关系式（3）称为电桥平衡的条件，这时两对面桥臂的电阻的乘积相等，这是“桥”的另一含义。可见电桥的平衡与电流的大小无关。调节电桥达到平衡有两种方法：一种是保持标准电阻R（比较臂）不变，调12xIIRR12IIRRbabaRRRRxKRRRRRbax节比例臂K的值；另一种是取比例臂K为某一定值，调节比较臂R。前一种方法准确度较低很少使用。本实验采用三个电阻箱分别当做R、Ra、Rb三个桥臂，电阻板当做待测臂Rx，用检流计检测桥上的电流，自己组装电桥。由(3)式可以看出，待测电阻Rx由比率值K和比较臂电阻R决定。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，由于比较臂电阻可以采用比较精密的电阻，所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应用广泛的重要原因。d、补偿法在一定温度下，直流电通过待测电阻xR时，用电压表测出xR两端的电压U，用电流表测出通过xR的电流I，则电阻值可表示为：xR=U/I连接如下电路图，调节3R使检流计G无电流通过（指针指零），这时电压表指示的电压值bdU等于xR两端的电压acU，即b,d之间的电压补偿了xR两端的电压。清除了电压内阻对电路的影响。2.实验方案提前设计实验以及所需电路图，在实验室按照设计的实验及电路图进行实验，得到实验数据，对其进行分析处理及误差分析。3.实验操作步骤A半偏法（1）按照右图连接电路，G为待测电流表（2）断开S2，闭合S1，调节R阻值，使G满偏（3）闭合S2，保持R不变，调节R’，使G半偏，记下此刻R’读数。（4）重复测量5次，记下数据B替代法（1）按照右图连接电路，G为待测电流表，R’为变阻箱（2）闭合S1，将S2与1接通，调节R的阻值，是G’停留在一定的数值，记录下该电流值（3）将S2与2接通，调节R’阻值，是G’示数与刚才相同，记录R’阻值，该数值为电流表内阻（4）重复测量5次，记下数据C惠斯通电桥法（1）按照右图连接电路，A为待测电流表，G为检流计，R0=1000Ω（2）闭合电键S，改变R1，R2阻值，是检流计G示数为0，记下此时R1，R2阻值（3）重复测量5次，记下数据（4）RA=（R1/R2）*R0（5）测量惠斯通电桥灵敏度SD补偿法（1）按照右图连接电路，A为待测电流表，G1，G2为检流计，R为滑动变阻器，V为电压表（2）调节滑动变阻器，使得G1示数为零，记下此时G2与V的示数。（3）RA=U/I（4）重复测量5次，记下数据4.实验数据记录见附表（原始数据记录）5.实验数据处理及结果分析见附表（实验数据处理）6.实验总结根据实验数据表明，万用表测得待测电流表阻值为1230Ω左右，对比实验数据，惠斯通电桥法得到的数据最为准确并且精度最大，补偿法其次，替代法、半偏法最末。1→2↓1.半偏法R=（1112.00±13.27）Ω2替代法R=（1168.00±23.15）Ω3惠斯通电桥法R=（1187.12±9.76）Ω4补偿法R=（1299.99±8.86）ΩR1114021200311904115051160平均值1168R1R2RA112000100001200.00224900210001185.71338000320001187.50440000350001142.86550000410001219.51平均值1187.12R正12000R正左3400R正右1800R反120R反左30R反右28S24.313ΔRA9.76531VIR10.2440.18571313.94720.3510.27251288.07330.4470.34551293.77740.5710.43921300.09152.2361.71461304.094平均值1299.997R1111021120311104113051090平均值1112