伏安法測電阻誤差分析及修正

張倩　李宏娟　于海娜

【摘? ?要】? ?伏安法測電阻作為一個基本的電學實驗，既包含了歐姆定律也包含了電路連接知識，準確測量電阻的伏安特性參數是對伏安法測電阻的基本要求。通過分析伏安法測電阻內接法與外接法的原理，討論電路和元器件的選擇帶來的誤差原因，從而找到在電路中接入不同的電表來減小誤差的方法。

【關鍵詞】? ?伏安法測電阻；誤差分析；修正

Analysis and Correction of Resistance Error by Voltammetry

Zhang Qian1， Li Hongjuan1， Yu Haina2

（1.Langfang Normal University， Langfang 065000， China;

2.Langfang Public Art Museum， Langfang 065000， China）

【Abstract】? ? Voltammetry is a basic electrical experiment. It includes both Ohm's law and circuit connection knowledge. Measuring voltammetry characteristics of resistance accurately is the basic requirement of voltammetry. This article analyzes voltammetry in theory and discuss the systematic errors when applying the inner and out connecting methods. Finally， it gives the more reasonable method to eliminate systematic errors by choosing different ammeter and volmeter.

【Key words】? ? ?voltammetry; error analysis; correction

〔中圖分類號〕? P631.2? ? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號〕 1674 - 3229（2023）02- 0032 - 03

0? ? ?引言

電阻的測量在電磁學部分既基礎又重要，目前集成電路應用廣泛，電阻作為集成電路的一個基本原件，其測量方法就顯得尤為重要。在物理實驗中，測量電阻的方法多種多樣，但是每種方法都有自己的優缺點［1］。“伏安法”測電阻是用電流表和電壓表間接測量電阻的一種方法，由于測量方法和使用儀器都很簡單，一直在很多領域廣泛應用。文章就伏安法測電阻的原理及誤差進行分析與討論。

1? ? ?伏安法測電阻的原理及誤差分析

在具體測量過程中，可以利用電流表測得通過電阻[Rx]的電流[I]，利用電壓表測得電阻[Rx]兩端的電壓[U]，再根據歐姆定律[R=U/I]，可以計算得出[Rx]的大小。

1.1? ?儀器的選擇產生誤差

儀器引起的誤差是實驗數據產生誤差的重要來源［2］，所以在實驗過程中選擇恰當的儀器尤為重要。

（1）儀表精度的選擇

根據實驗的具體要求，選擇儀表時要注意其功率大小，讀數有效數字的位數及其測量的靈敏度。儀表的精度越高，價格越貴，維修起來也更加困難，通常采用0.1級和0.2級儀表作為標準表使用；0.5級和1.0級儀表用于實驗室測量。

（2）儀表量程的選擇

在實驗過程中，為了不損壞儀表，要求電流表和電壓表所測得的示數不超過其量程。并且為了讀數的精確性，要求指針盡量在表盤刻度的1/3～2/3范圍內。盡管電表刻度都是均勻的，若讀數太小，則相對偶然誤差就太大；若讀數太大，接近刻度最大值時，電表本身內部磁場的均勻性就會影響讀數的準確性。

（3）滑動變阻器的選擇

滑動變阻器在實驗過程中可以控制電流和電壓的變化，其阻值不宜選擇過大，為的是確保在移動滑頭時，電路中的電流和電壓不產生劇烈變化。

1.2? ?電路的選擇產生誤差

在測量過程中電流表和電壓表在接入電路中的方法分為內接法和外接法兩種，下面就兩種接法對待測電阻[Rx]產生的誤差進行分析［3～5］。

3? ? ?結語

綜上所述，對于經典的伏安法測電阻來說，無論是采用內接法還是外接法，所得結果都不能避免系統誤差，但是通過對電路進行改裝，可以在一定程度上減小系統誤差。上述改進電路簡單明了，易于操作，學生也更容易理解。

［參考文獻］

［1］ 闕立志.伏安法測電阻實驗的探討［J］.江蘇教育學院學報，2009，26（1）：32-34.

［2］ 梅詩雨，劉瑞琪，吳超浩，等.伏安法測電阻實驗中量程轉換對測量精度的影響［J］.大學物理實驗，2022，35（5）：121-124.

［3］ 于淑華.伏安法測電阻的誤差分析［J］.大連大學學報，2001（2）：51-53.

［4］ 張巍.伏安法測電阻如何減小系統誤差的分析［J］.物理教師，2012，33（4）：36-37.

［5］ 呂晶，沈曉玲，郭宇虹，等.新視角審視補償法測電阻電路［J］.大學物理實驗，2014，27（4）：31-33.

[收稿日期]? ?2023-03-10

[作者簡介]? ?張倩（1985- ），女，碩士，廊坊師范學院理學院實驗師，研究方向：凝聚態物理。