Multisim在伏安法測(cè)電阻當(dāng)中的仿真應(yīng)用

楊皓天

摘 要： 本文針對(duì)伏安法測(cè)電阻電路進(jìn)行仿真，通過(guò)外接法和內(nèi)接法兩種測(cè)量電路的對(duì)比，分析測(cè)量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證兩種測(cè)量方法的適用條件。

關(guān)鍵詞： Multisim;伏安法;電阻

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273;TN914

電阻是物質(zhì)的屬性，主要由導(dǎo)體本身材料、長(zhǎng)度、截面等因素決定的。利用multisim[1]可以對(duì)電阻電路進(jìn)行精確仿真，方便修改測(cè)試條件和參數(shù)，更直觀的查看測(cè)試參數(shù)的變化和測(cè)試。本文基于mulisim仿真電路電阻元件的阻值測(cè)定方法。

1 伏安法測(cè)電阻概述

在電路中，往往使用歐姆定律測(cè)量電阻，這就是伏安法測(cè)電阻的基本原理。伏安法測(cè)電阻有兩種方法，限流式接法和分壓式接法。

從串并聯(lián)的角度來(lái)看，分壓法是混聯(lián)電路，限流法是串聯(lián)電路。限流接法線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗能量少，測(cè)量時(shí)優(yōu)先選用;分壓接法電壓調(diào)整范圍大，可以從0到路端電壓之間連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)測(cè)量電路的電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器阻值，可以采用分壓法測(cè)量。

2 伏安法測(cè)電阻連接方法選擇

伏安法測(cè)量電阻時(shí)，依據(jù)電流表的連接位置，有外接法和內(nèi)接法。

外接法電壓表與電阻并聯(lián)，電流表測(cè)量的是通過(guò)電阻和電壓表的總電流，實(shí)際測(cè)量的電阻值是電壓表內(nèi)電阻和電阻并聯(lián)的阻值。如果電阻值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，電流表測(cè)量的電流接近于通過(guò)電阻的電流，所以外接法適合于測(cè)量小電阻。

內(nèi)接法電流表與電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)得的是電阻和電流表的總電壓，實(shí)際測(cè)量的電阻值是被測(cè)電阻與電流表內(nèi)電阻串聯(lián)的總電阻值。如果電阻值遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻，電流表分壓很小，電壓表測(cè)量的電壓接近于被測(cè)電阻兩端電壓，所以?xún)?nèi)接法適合測(cè)量較大的電阻。

被測(cè)電阻在測(cè)量前會(huì)有大約的阻值判斷，通過(guò)比較被測(cè)電阻與電壓表與電流表內(nèi)阻之間的關(guān)系，可以判斷使用外接法，還是內(nèi)接法。當(dāng)被測(cè)電阻R>? RV×RA （RV電壓表內(nèi)阻，RA電流表內(nèi)阻），內(nèi)接法測(cè)量結(jié)果誤差較小;當(dāng)被測(cè)電阻R

3 伏安法測(cè)量電阻仿真

在multisim14軟件中，建立測(cè)試仿真電路，[2]測(cè)試電壓表內(nèi)阻取3KΩ，電流表內(nèi)阻取0.1A，標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)電阻為4.5Ω，測(cè)試電路采用分壓電路接線。依據(jù)4.5

測(cè)量平均值為4.48，誤差0.4%。

與此對(duì)照，采用內(nèi)接法測(cè)量被測(cè)電阻，測(cè)試電路如圖2所示。測(cè)得數(shù)據(jù)如表2所示。

被測(cè)電阻測(cè)量平均值為4.58，誤差1.7%。

通過(guò)數(shù)據(jù)分析證明，當(dāng)被測(cè)電阻小于電壓表和電流表內(nèi)阻乘積的平方根時(shí)，外接法測(cè)量精度小于內(nèi)接法測(cè)量精度，適合使用外接法進(jìn)行測(cè)量，反之，適合使用內(nèi)接法進(jìn)行測(cè)量。

4 結(jié)論

通過(guò)MultiSim仿真測(cè)試電路，方便、直觀，結(jié)果精確。是一種電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)很好的輔助手段。為學(xué)生進(jìn)行綜合性、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)廣闊空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁振華.multisim9電路仿真在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用.物理教學(xué)探討，2011.08（上）.

[2]鄭賓.multisim仿真在模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013.02.