伏安法測量電阻

1、伏安法測量電阻物理實驗中心1 實 驗 目 的學習伏安法測電阻時電流表內接、外接的條件；了解非線性電阻;3. 掌握儀表的接入誤差對測量結果的影響；4. 學習數(shù)據處理和不確定度的計算。2目 錄一、概述二、非線性電阻三、實驗內容五、儀表的接入誤差及對結果的影響四、實驗儀器七、非線性電阻的應用六、電表準確度對結果的影響3一、概述伏安法測電阻是電阻測量的基本方法之一。當一個原件兩端加上電壓時，元件內有電流通過時，電壓和電流之間存在著一定的關系。通過此元件的電流隨外加電壓的變化曲線，稱為伏安特性曲線。從伏安特性曲線所遵循的規(guī)律，可以得知該元件的導電特性。返回4二、非線性電阻1、什么是非線性電阻2、熱導體電

2、阻特性簡介返回51、什么是非線性電阻非線性電阻的電流和電壓之間不存在正比關系，一般不能應用歐姆定律。如圖所示：UI如果僅考慮一小段特性曲線，它可以看成是直線。我們定義動態(tài)電阻為：利用動態(tài)電組，可以計算所考慮的曲線范圍內電壓和電流的微小變化。返回62、熱導體電阻特性簡介熱導體電阻器在熱狀態(tài)下傳導特別好，亦即其阻值隨溫度的升高而減小。它們具有非常大的負溫度系數(shù)，因而也叫做NTC電阻器。 用來制造NTC電阻器的材料主要是半導體材料,包括由氧化鐵、氧化鎳、氧化鈷、鈦化合物和特殊摻合物組成的多晶系混合晶體。為什么這類材料會有負的溫度系數(shù)呢?這需要由半導體材料的特性來解釋。下一頁7半導體材料的結構是一種共

3、價鍵結構，這是一種比較穩(wěn)定的結構，在沒有外來擾動的情況下是不存在導電載流子的。但當有足夠外界能量作用時，電子就有可能擺脫共價鍵的束縛，形成載流子。熱振動可以使電子擺脫共價鍵的束縛，破壞共價鍵，形成電子空穴對。隨著溫度的升高，越來越多的電子脫離它的束縛鍵，由此，材料的傳導性也越來越好。 半導體的電導率與溫度的關系大致可以表示為：其中的 是使電子擺脫共價鍵束縛所需的能量下一頁8對于一定的半導體電阻元件，我們有：式中的系數(shù) 是與溫度有關的參數(shù)，但變化不如指數(shù)部分那么快。 是波爾茲曼常數(shù)， 是絕對溫度。如果對上式取對數(shù)，有：可見半導體的電阻與絕對溫度的倒數(shù)成指數(shù)關系，其對數(shù)與溫度的倒數(shù)成線性關系。返回

4、9三、實驗內容1 測量阻值約500歐姆的線性電阻 的阻值2. 測繪熱敏電阻的伏安特性曲線 返回10四、實驗儀器本實驗使用的儀器有:2. WYJ30VIA型晶體管穩(wěn)壓電源3. 電壓表和毫安表 4. 滑線變阻器及導線1. 待測元件返回111. 待測元件返回122. 穩(wěn)壓電源返回133. 電壓表和毫安表 返回144. 滑線變阻器及導線返回15五、儀表的接入誤差及對結果的影響實驗中使用的電路有對電流表內接和外接兩種VAVA內接外接不管采用哪一種聯(lián)接都將產生接入（系統(tǒng)）誤差。下一頁16VA內接1、內接法的接入誤差及修正采用這種方法測量，我們得到的電阻實際是電流表內阻和待測電阻之和，即：需要對其進行修正。

5、即：172、外接法的接入誤差及修正VA外接當采用外接法時，我們得到的實際上是電壓表內阻和待測電阻并聯(lián)后的阻值，即：修正后得到：返回18六、電表準確度對結果的影響 1、儀表的等級 3、測量結果的不確定度 2、等級和量程對測量結果的影響 返回19儀表的誤差限是儀表的主要特性，它決定了儀表讀數(shù)對被測量的實際值的響應程度，即準確度。儀表的準確度等級是按相對額定誤差來劃分的。即電表的最大絕對誤差與滿量程之比的百分數(shù)：通常我們將儀表的等級用 表示。我國老的國家表準為七個等級0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0，新的標準增加了0.05，0.3，2.0，3.0四個級別。1、儀表的等級返回20

6、2、等級和量程對測量結果的影響 電表準確度的定義是最大絕對誤差與滿量程之比，因此所使用的電表的等級和量程將直接影響測量結果。例如：用一塊0.5級，量程300V的表和一塊1.0級，量程100V的表，分別測量100V的電壓。測量結果的相對誤差分別是:所以根據誤差的要求，選取合適的儀表是十分重要的。返回213、測量結果的不確定度在修正了系統(tǒng)誤差后，根據有關不確定度的定義我們可以得到測量結果的不確定度：內接法：外接法：返回22七、非線性電阻的應用三類非線性電阻在實際應用中的作用不大相同,這里簡單的分別介紹:1. 熱導體非線性電阻的應用2. 冷導體非線性電阻的應用3. 壓敏電阻的應用返回231. 熱導體

7、非線性電阻的應用熱導體電阻器廣泛用于半導體電路的溫度穩(wěn)定控制。在電路中，它們用來降低接通瞬態(tài)電流。它們同樣適于用作溫度傳感器。半導體電路在工作電流增大溫度升高時會產生工作電流漂移，而接決這種問題的辦法之一就是使用與溫度有關的分壓器。將與分壓器聯(lián)在一起熱導體電阻與晶體管外殼密結合。若晶體管外殼發(fā)熱，則NTC電阻也發(fā)熱，其阻值減小，因此，在下方的分壓器支路上的總電阻也較小, 以此來接通瞬態(tài)電流，進而控制晶體管。 返回242. 冷導體非線性電阻的應用冷導體在冷態(tài)下的傳導性特別好，亦即其阻值隨溫度 的上升而增大。冷導體具有很大的正溫度系數(shù)(PTC)，因而 也叫做PTC電阻器。 PTC一般有兩種工作狀態(tài)：外部加熱和自身加熱外加熱時，PTC電阻器的溫度由環(huán)境溫度決定 ，常用 作溫度傳感器。例如將它裝入電動機繞組和發(fā)電機繞組中， 當機器內部的溫度顯著升高而超過允許值，可以觸發(fā)保護電 路。 內加熱時，PTC電阻器的溫度由外加電壓和冷卻條件決定。常常用作液位報警器。如果液體接觸PTC電阻器，則會使PTC電阻器顯著冷卻，阻值將大大減小，填充過程便自動中斷。 返回253. 壓敏電阻的應用 壓敏電阻器的阻值會隨外加電壓而變。這類電阻器也稱為VDR電阻器。 壓敏電阻器適用于過壓保護電路，這也是它的主要用途。它們可作為保護電阻與元件并