设计性物理实验
用补偿法改装电流表实验报告
学院：机电学院
姓名：陈金亮
专业：自动化
班级：自动化（1）班
学号：201110320111
用补偿法改装电流表
摘要：由以前的知识我们了解到伏安法的外接法与内接法都存在
系统误差。利用伏安法测电阻的实验中，我们对实验电路图分析可知在实验中内接法的电流表总是要分一部分的电压的，因为它的电阻并不是等于零的，这样测出来的电阻值与真正电阻肯定会存在误差的。这样我们就会想如果可以把电流表的内阻通过一定的电路设计使之变为零，这样测出的电阻是比较准确的。在这基础上设计出电流补偿测电阻的实验电路,并对补偿法测电阻的原理进行分析。设计出实验电路图，然后在物理实验室进行实验验证。最后将普通法和补偿法测同一电阻不同电压下的电流，对比两组实验数据得出实验结果，也验证补偿法改装电流表的方案是否可行。
关键字：补偿法，改装电表，伏安法，测电阻，原理设计，系统误差，伏安法，设计性
初中学到大学我们发现测量电阻的方法有很多，例如用伏安法、补偿法电表内接外接测电阻等，但是伏安法测电阻只限于较大电阻的测量，在测量时造成很大的误差，特别想对于一些要求精度较高的实验，我们往往用补偿法改装电表来测量电阻。用补偿法不仅简单，实用性强。电路中的元件和仪表都是常用器件，并且滑动变阻器和电阻箱的阻值是否准确均不影响被测电阻的测量值，从而对电阻器件的选择降低了要求。
补偿法改装电流表测电阻的实验的目的是掌握电学实验中的
补偿原理、进一步掌握实验仪器的配置、学习用最小二乘法处理实验数据。实验的基本要求是要求每个学生能够设计出“补偿原理”对电流表的改装电路。然后利用自己已经改装好的电表测量一个600?的电阻在不同电压下对应的电流，在与普通电表
在相同条件下测量该电阻的电压电流对应关系做一个对照。得到数据后在利用Excel2000中的最小二乘法处理两组实验数据，最后得出实验的结果。实验的仪器有：可调
电源两个、滑动变阻器两个、检流计一个、电压表一个、电流表一个、电阻箱、导线若干、开关若干。 1、建立物理模型
若在某一电学元件的两端加上直流电压，该元件内就会有电流通过，根据欧姆定律，通过该元件的电流与加在元件两端的电压成正比，两者比例关系为1/R，则：
R=U/I〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃（1） 式中R称为上述电学元件的电阻值，实验中只要测量出通过未知电阻的R值，这种测量电阻的方法称为“伏安法”。本实验的模型即欧姆定律（R=U/I），但在实验过程中，由于电流表的接入将会引起误差。所以采用补偿法改装电流表来消除电流表在电路中因为电阻不为零所分的电压。 1、 实验的选择与比较
②未改装电表测电阻，电路图如下（内接）
图 1普通电表测电阻（内接）
设电流的内阻为r,则有
U/I=Rx + r〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃（2） Rx=U/I-r〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃（3）
若以U/I作为测量值，则比真实值大，由此带来的相对误差E为： E=?Rx/Rx= (U/I-Rx)/Rx= (U/I-(U/I-r))/Rx
=(r/Rx)*100%〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃（4）
电压表的读数大于未知电阻两端的电压，所算出来的未知电阻之比真实值大，这是一个正的系统误差。
由以上未改装电表测电阻Rx知，电流表在测量过程中，其内阻都会对测量结果产生影响，为此，我们需要在测量的过程中将电流表的分压去掉。一个通有电流的电流表，若其两端的电势差为零，该电流表的内阻必为零。对电流表设计一附加电路，使其在测量电流时，两端的电势差为零，这样的电流表即为一个内阻为零的电流表。可设计一个辅助电源，给予补偿。 2、改装电流表：电路图如下
图 2
用改装电流表测未知电阻
1、按图中所示电路图接号相应的导线，调节滑动变阻器R2，当检流计的指针指向零时，表示a、b两点电位相等， 电流表的分压值为0.此时：Rx=U/I〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃（5） U为Rx两端的电压，I为通过Rx的电流值。
2、由于我所测电阻为600? 的小电阻，故采用内接法来进行实验，实验电路图即图2。 3、仪器的选择
直流稳压电源、滑动变阻器、检流计、电阻箱、导线。这里我取电压表量程为0~3V，此时求得电流表的量程为0~10mA，查阅资料知电流表与电压表的精度等级均为0.5。 4、测量条件的选择
电压表精度等级为0.5，量成为0~3V，由 ?U/U ? 0.75% 其中：?U=0.5%*3=1.5%
用补偿法改装电流表实验报告
