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摘要

物理學是自然科學的重要學科之一，是一門建立在實驗基礎上的科學。在實驗研究中，測量是基本的、大量的工作之一。

"伏安法測電阻"作為中學物理的基礎實驗之一，又隨著測量技術的發展，對測量電阻準確度的要求也越來越高。而由于在中學物理中，我們對電阻的測量并未考慮到電表內阻，若能采取一定的措施，在測量電阻時不測量電表內阻也能較準確測量電阻。

本文在中學伏安法測電阻（內接法、外接法）的基礎上，對測量結果進行了誤差分析，并根據歐姆定律對電路進行創新設計，對兩種測量方案的結果進行了不確定度、相對誤差、精確度的比較。同時，在測量過程中，根據現階段數字測量的發展，也對電阻進行了一定的數字測量，對模擬化測量與數字化測量進行了比較。本文創新電路的設計，基本解決了測量系統中電表內阻對測量結果的影響。

伏安法測電阻作為中學物理測量實驗的基礎，將不斷成熟和完善，免測電有內阻伏安法測電阻的應用，不僅可以在普通物理實驗中進行，也可在一些技術性項目尤其是在缺乏實驗條件的情況下，達到較準確測量電阻的目的。

關鍵詞：伏安法、歐姆定律、電表內阻

Abstract

Thephysicsareoneofnaturalsciencesimportantdisciplines,isanestablishmentintheexperimentalfoundationscience.Intheexperimentalstudy,thesurveyisbasic,oneofmassivework."Thevoltammetrymeasuredtheresistance"takesoneofmiddleschoolphysicsfoundationexperiments,alsoalongwiththesurveytechnologydevelopment,tosurveystheresistanceaccuracytherequestmoreandmoretobealsohigh.Butbecauseinthemiddleschoolphysics,weconsiderstheelectricinstrumentbynomeanstotheresistancesurveyinternalresistance,ifcantakethecertainmeasure,whensurveyresistancethemishapelectricinternalresistancealsocanthemoreaccuratesurveyresistance.Thisarticleinthemiddleschoolvoltammetrymeasuredresistance(inconnection,outsideconnection)inthefoundation,hascarriedontheerroranalysistothemeasurementresult,andcarriesontheinnovationdesignaccordingtotheohm''''slawtotheelectriccircuit,hascarriedonuncertainly,therelativeerror,theprecisioncomparisontotwokindofsurveysplansresult.Atthesametime,insurveyprocess,accordingtopresentstagenumeralsurveydevelopment,alsohascarriedonthecertaindigitalsurveytotheresistance,tosimulatedthesurveyandthedigitizedsurveyhascarriedonthecomparison.Thisarticleinnovatestheelectriccircuitdesign,basicallyhassolvedinthemeasurementsystemtheelectricinstrumentnternalresistancetothemeasurementresultinfluence.Thevoltammetrymeasuredtheresistancetookthemiddleschoolphysicssurveyexperimentthefoundation,unceasinglymatureandwillbeperfect,exemptsmeasuredtheelectricitywillhaveinternalresistancethevoltammetrytomeasuretheresistancetheapplication,notonlywillbeallowedtocarryonintheordinaryphysicalexperiment,alsomightinlacktheexperimentalconditioninparticularinsometechnicalprojectinthesituation,willachievethemoreaccuratesurveyresistancethegoal.

Keyword:Voltammetry,ohm''''slaw,electricinstrumentinternalresistance

我們這次畢業設計的課題是"免測電表內阻伏安法測電阻"，它屬于電測量電阻領域，特別是屬于伏安法測電阻的范圍研究。

在"伏安法測電阻"中，電阻是一個基本的重要的物理量，又是必要的重要的基本的電學測量。隨著科學技術的不斷發展，科學實驗也在其重要的位置上發揮著作用，而"伏安法測電阻"作為普通物理實驗的基礎，一直處在重要的電學實驗、研究位置。

1820年，法國物理學家安培（1755.1.22─1836.6.10）發現了"安培定律"，奠定了電動力學的基礎；1827年，德國物理學家歐姆（1787.3.16─1854.7.6）在所發表的《電路的數學研究》一文中，提出了歐姆定律。歐姆定律在電路中是最基本的定律，為電學新時代拉開了序幕。之后，人們開始對電阻測量進行了一系列的研究，最基本的測量方法還是"電流表內接法和外接法"，其次是半偏法，還有就是替代法、補償法（電流補償、電壓補償）、電橋法（單電橋、雙電橋）。例如：惠斯通電橋是英國發明家克里斯蒂在1833年發明的，但是由于惠斯通第一個用它來測量電阻，所以人們習慣上就把這種電橋稱作了惠斯通電橋；開爾文電橋是1856年開爾文為了成功地裝設海底電纜中進行研制的。

國內對測電阻的應用研究是從19世紀80年代清華大學對測電阻的研究開始的，同時結合國外先進的經驗技術的基礎上，運用歐姆定律R=，在基本的電流表外接法、電流表內接法的基礎上，不斷測量電阻電路進行了創新，使得測量電阻能夠電路更簡單、計算更方便、精度更高。其中各種方法都有其優缺點，其中補償法相對于其它測量方法，其準確度比較高，計算也比較簡單，但是測量電路比較復雜，調節過程也相對繁瑣。

本課題先對電流表內外接法進行了測量，結合誤差理論，其誤差主要是系統誤差，所以我們這次畢業設計"免測內阻伏安法測電阻"，也是希望能夠在前人的技術發展的基礎上，找到一種適合我們普通高校的，方便我們學習、實驗、研究的方法，來更好的測量電阻，提高測量電阻的精確度。

畢業設計作為一門普通高校畢業生的必修課程，受到了越來越廣泛的重視時，讓我們畢業生能夠通過一種比較好的方式，學會自我學習和自我創新。"免測內阻伏安法測電阻"做的重要工作之一就是科學實驗。而測量是基本的大量的工作之一。所以此次畢業設計從科學實驗講，也讓我們更好地學會了科學實驗。

本次的"免測內阻伏安法測電阻"通過對普通的伏安法測量（電流表內接法、電流表外接法）的分析比較，通過對儀器儀表的學習使用，總結了物理實驗中的常用的數據處理方法（本次主要用到了最小二乘原理），并對伏安法測電阻的實驗方法進行了一定的創新性設計。

此外，在進行畢業設計的過程中，參閱了國內外大量文獻資料，吸收了眾多研究者的經驗和長處，所錄參考文獻如有疏漏處，請給予諒解。在此，還要特別感謝本次畢業設計的指導老師張昆教授的辛勤指導。

儀表結構和原理

儀表是磁電系張絲支承結構，磁系統采用鐵環軛式結構，漏磁較小，并且具有良好的防御外磁場影響性能，磁鋼用鋁鎳鈷合，并經過特殊的穩定處理，使儀表能長時期保持準確度，儀表的可動部分采用新型的張絲支承，用兩根高強度合金張絲固定在減震彈片上，并裝有限止器，使儀表具有良好的抗震性能。此外，可動部分采用張絲支承后，偏轉時不存在摩擦，使儀表的靈敏度和使用壽命大大提高。指針尖采用特種形影玻璃絲，能保證良好的直線性，刻度板下裝有消除視差的反光鏡，可保證儀表讀數的準確。測量機構裝在膠木外殼的單獨密封小室內，可防止外來的機械力作用和臟物侵害。儀表的量程轉換采用插塞，使用方便。

3.以下是用數字萬用表測得的C31型電表的內阻值

C31─A型電壓表RX0=0.7Ω

量程

45mV

75mV

3V

7.5V

15V

測量值

15.8Ω

31.3Ω

1.502KΩ

3.75KΩ

7.50KΩ

量程

30V

75V

150V

300V

600V

測量值

15.01KΩ

37.5KΩ

75.0KΩ

149.9KΩ

0.299MΩ

C31─V型電壓表RX0=0.6Ω

量程

75mA

15mA

30mA

75mA

150mA

300mA

測量值

4.2Ω

3.0Ω

1.9Ω

1.2Ω

0.9Ω

0.8Ω

量程

750mA

1.5A

3A

7.5A

15A

30A

測量值

0.7Ω

0.6Ω

0.6Ω

0.6Ω6AAM.阻"的設計中，對電阻的測量，也間接的用到了歐姆定很

0.6Ω

0.6Ω

目錄

緒論-5-

第一章伏安法測電阻-7-

一、電表-7-

1.產品的技術特性-8-

2.儀表結構和原理-9-

3.以下是用數字萬用表測得的C31型電表的內阻值-9-

4.直流電流表-9-

5.直流電壓表-10-

二、可調電阻-10-

1.旋轉式電阻箱-10-

2.變阻器-12-

三、電流表內接法、外接法-12-

1.電流表外接法-13-

2.電流表內接法-15-

第二章三種典型測量方法簡介-17-

一、替代法-17-

1、電流表與電阻箱加電鍵組合測待測電阻（替代法）-17-

2、電壓表與電阻箱和電鍵的組合測待測電阻（替代法）-17-

二、電橋法-18-

三、補償法-18-

第三章免測電表內阻伏安法測電阻-19-

第1節電路原理、測量方法及步驟-19-

第2節測量數據處理-20-

一、5.1Ω標稱電阻-20-

二、2KΩ標稱電阻-21-

第3節與伏安法測電阻的對比分析及實驗結論-21-

第四章指針式儀表與數字式儀表的比較研究-23-

第1節推陳出新是歷史之必然-23-

第2節模擬電表與數字電表-23-

第3節數字電表的特點-23-

第五章創新電路在不同電路系統中的應用-25-

一、創新電路在變壓器測電阻中的應用-25-

注意事項-25-

規范要求-25-

有關換算-26-

實例分析-26-

二、毫歐姆級電阻測量-27-

第六章數字電路概述-28-

一、數字萬用表的敘述-28-

一.概述-28-

二.安全事項-28-

三.技術特性-28-

四.電阻測量-29-

二、數字萬用表對5.1Ω、2KΩ電阻的測量及數據處理-29-

第七章電阻的數字化測量-31-

一、比例運算法-32-

二、比率法-32-

TheProblemofMeasurement,ElectricalInstruments-33-

英譯漢：電氣儀表的量度問題-35-

電氣儀表-36-

主要電氣儀表及其用途-36-

結束語-38-

參考文獻-40-

附錄-41-

一、電阻箱的誤差限-41-

二、電壓、電流波動引起的誤差限、-41-

三、電表的靈敏閾帶來的誤差（限）δ1-41-

致謝-42-