1、伏安法測(cè)量電阻物理實(shí)驗(yàn)中心1 實(shí) 驗(yàn) 目 的學(xué)習(xí)伏安法測(cè)電阻時(shí)電流表內(nèi)接、外接的條件；了解非線性電阻;3. 掌握儀表的接入誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；4. 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理和不確定度的計(jì)算。2目 錄一、概述二、非線性電阻三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、儀表的接入誤差及對(duì)結(jié)果的影響四、實(shí)驗(yàn)儀器七、非線性電阻的應(yīng)用六、電表準(zhǔn)確度對(duì)結(jié)果的影響3一、概述伏安法測(cè)電阻是電阻測(cè)量的基本方法之一。當(dāng)一個(gè)原件兩端加上電壓時(shí)，元件內(nèi)有電流通過(guò)時(shí)，電壓和電流之間存在著一定的關(guān)系。通過(guò)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(dǎo)電特性。返回4二、非線性電阻1、什么是非線性電阻2、熱導(dǎo)體電

2、阻特性簡(jiǎn)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(guān)系，一般不能應(yīng)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(dòng)態(tài)電阻為：利用動(dòng)態(tài)電組，可以計(jì)算所考慮的曲線范圍內(nèi)電壓和電流的微小變化。返回62、熱導(dǎo)體電阻特性簡(jiǎn)介熱導(dǎo)體電阻器在熱狀態(tài)下傳導(dǎo)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(fù)溫度系數(shù)，因而也叫做NTC電阻器。 用來(lái)制造NTC電阻器的材料主要是半導(dǎo)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(lèi)材料會(huì)有負(fù)的溫度系數(shù)呢?這需要由半導(dǎo)體材料的特性來(lái)解釋。下一頁(yè)7半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)是一種共

3、價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，這是一種比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在沒(méi)有外來(lái)擾動(dòng)的情況下是不存在導(dǎo)電載流子的。但當(dāng)有足夠外界能量作用時(shí)，電子就有可能擺脫共價(jià)鍵的束縛，形成載流子。熱振動(dòng)可以使電子擺脫共價(jià)鍵的束縛，破壞共價(jià)鍵，形成電子空穴對(duì)。隨著溫度的升高，越來(lái)越多的電子脫離它的束縛鍵，由此，材料的傳導(dǎo)性也越來(lái)越好。 半導(dǎo)體的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系大致可以表示為：其中的 是使電子擺脫共價(jià)鍵束縛所需的能量下一頁(yè)8對(duì)于一定的半導(dǎo)體電阻元件，我們有：式中的系數(shù) 是與溫度有關(guān)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(duì)溫度。如果對(duì)上式取對(duì)數(shù)，有：可見(jiàn)半導(dǎo)體的電阻與絕對(duì)溫度的倒數(shù)成指數(shù)關(guān)系，其對(duì)數(shù)與溫度的倒數(shù)成線性關(guān)系。返回

4、9三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 測(cè)量阻值約500歐姆的線性電阻 的阻值2. 測(cè)繪熱敏電阻的伏安特性曲線 返回10四、實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)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(dǎo)線1. 待測(cè)元件返回111. 待測(cè)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(dǎo)線返回15五、儀表的接入誤差及對(duì)結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)中使用的電路有對(duì)電流表內(nèi)接和外接兩種VAVA內(nèi)接外接不管采用哪一種聯(lián)接都將產(chǎn)生接入（系統(tǒng)）誤差。下一頁(yè)16VA內(nèi)接1、內(nèi)接法的接入誤差及修正采用這種方法測(cè)量，我們得到的電阻實(shí)際是電流表內(nèi)阻和待測(cè)電阻之和，即：需要對(duì)其進(jìn)行修正。

5、即：172、外接法的接入誤差及修正VA外接當(dāng)采用外接法時(shí)，我們得到的實(shí)際上是電壓表內(nèi)阻和待測(cè)電阻并聯(lián)后的阻值，即：修正后得到：返回18六、電表準(zhǔn)確度對(duì)結(jié)果的影響 1、儀表的等級(jí) 3、測(cè)量結(jié)果的不確定度 2、等級(jí)和量程對(duì)測(cè)量結(jié)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(duì)被測(cè)量的實(shí)際值的響應(yīng)程度，即準(zhǔn)確度。儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)是按相對(duì)額定誤差來(lái)劃分的。即電表的最大絕對(duì)誤差與滿量程之比的百分?jǐn)?shù)：通常我們將儀表的等級(jí)用 表示。我國(guó)老的國(guó)家表準(zhǔn)為七個(gè)等級(jí)0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0，新的標(biāo)準(zhǔn)增加了0.05，0.3，2.0，3.0四個(gè)級(jí)別。1、儀表的等級(jí)返回20

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

7、非線性電阻的應(yīng)用熱導(dǎo)體電阻器廣泛用于半導(dǎo)體電路的溫度穩(wěn)定控制。在電路中，它們用來(lái)降低接通瞬態(tài)電流。它們同樣適于用作溫度傳感器。半導(dǎo)體電路在工作電流增大溫度升高時(shí)會(huì)產(chǎn)生工作電流漂移，而接決這種問(wèn)題的辦法之一就是使用與溫度有關(guān)的分壓器。將與分壓器聯(lián)在一起熱導(dǎo)體電阻與晶體管外殼密結(jié)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(lái)接通瞬態(tài)電流，進(jìn)而控制晶體管。 返回242. 冷導(dǎo)體非線性電阻的應(yīng)用冷導(dǎo)體在冷態(tài)下的傳導(dǎo)性特別好，亦即其阻值隨溫度 的上升而增大。冷導(dǎo)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(shí)，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(dòng)機(jī)繞組和發(fā)電機(jī)繞組中， 當(dāng)機(jī)器內(nèi)部的溫度顯著升高而超過(guò)允許值，可以觸發(fā)保護(hù)電 路。 內(nèi)加熱時(shí)，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(bào)警器。如果液體接觸PTC電阻器，則會(huì)使PTC電阻器顯著冷卻，阻值將大大減小，填充過(guò)程便自動(dòng)中斷。 返回253. 壓敏電阻的應(yīng)用 壓敏電阻器的阻值會(huì)隨外加電壓而變。這類(lèi)電阻器也稱為VDR電阻器。 壓敏電阻器適用于過(guò)壓保護(hù)電路，這也是它的主要用途。它們可作為保護(hù)電阻與元件并