伏安法测电阻误差分析及修正

张倩　李宏娟　于海娜

【摘   要】   伏安法测电阻作为一个基本的电学实验，既包含了欧姆定律也包含了电路连接知识，准确测量电阻的伏安特性参数是对伏安法测电阻的基本要求。通过分析伏安法测电阻内接法与外接法的原理，讨论电路和元器件的选择带来的误差原因，从而找到在电路中接入不同的电表来减小误差的方法。

【关键词】   伏安法测电阻；误差分析；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

〔中图分类号〕  P631.2                 〔文献标识码〕  A              〔文章编号〕 1674 - 3229（2023）02- 0032 - 03

0     引言

电阻的测量在电磁学部分既基础又重要，目前集成电路应用广泛，电阻作为集成电路的一个基本原件，其测量方法就显得尤为重要。在物理实验中，测量电阻的方法多种多样，但是每种方法都有自己的优缺点［1］。“伏安法”测电阻是用电流表和电压表间接测量电阻的一种方法，由于测量方法和使用仪器都很简单，一直在很多领域广泛应用。文章就伏安法测电阻的原理及误差进行分析与讨论。

1     伏安法测电阻的原理及误差分析

在具体测量过程中，可以利用电流表测得通过电阻[Rx]的电流[I]，利用电压表测得电阻[Rx]两端的电压[U]，再根据欧姆定律[R=U/I]，可以计算得出[Rx]的大小。

1.1   仪器的选择产生误差

仪器引起的误差是实验数据产生误差的重要来源［2］，所以在实验过程中選择恰当的仪器尤为重要。

（1）仪表精度的选择

根据实验的具体要求，选择仪表时要注意其功率大小，读数有效数字的位数及其测量的灵敏度。仪表的精度越高，价格越贵，维修起来也更加困难，通常采用0.1级和0.2级仪表作为标准表使用；0.5级和1.0级仪表用于实验室测量。

（2）仪表量程的选择

在实验过程中，为了不损坏仪表，要求电流表和电压表所测得的示数不超过其量程。并且为了读数的精确性，要求指针尽量在表盘刻度的1/3～2/3范围内。尽管电表刻度都是均匀的，若读数太小，则相对偶然误差就太大；若读数太大，接近刻度最大值时，电表本身内部磁场的均匀性就会影响读数的准确性。

（3）滑动变阻器的选择

滑动变阻器在实验过程中可以控制电流和电压的变化，其阻值不宜选择过大，为的是确保在移动滑头时，电路中的电流和电压不产生剧烈变化。

1.2   电路的选择产生误差

在测量过程中电流表和电压表在接入电路中的方法分为内接法和外接法两种，下面就两种接法对待测电阻[Rx]产生的误差进行分析［3～5］。

3     结语

综上所述，对于经典的伏安法测电阻来说，无论是采用内接法还是外接法，所得结果都不能避免系统误差，但是通过对电路进行改装，可以在一定程度上减小系统误差。上述改进电路简单明了，易于操作，学生也更容易理解。

［参考文献］

［1］ 阙立志.伏安法测电阻实验的探讨［J］.江苏教育学院学报，2009，26（1）：32-34.

［2］ 梅诗雨，刘瑞琪，吴超浩，等.伏安法测电阻实验中量程转换对测量精度的影响［J］.大学物理实验，2022，35（5）：121-124.

［3］ 于淑华.伏安法测电阻的误差分析［J］.大连大学学报，2001（2）：51-53.

［4］ 张巍.伏安法测电阻如何减小系统误差的分析［J］.物理教师，2012，33（4）：36-37.

［5］ 吕晶，沈晓玲，郭宇虹，等.新视角审视补偿法测电阻电路［J］.大学物理实验，2014，27（4）：31-33.

[收稿日期]   2023-03-10

[作者简介]   张倩（1985- ），女，硕士，廊坊师范学院理学院实验师，研究方向：凝聚态物理。