伏安法电路设计管理论文

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摘要

物理学是自然科学的重要学科之一，是一门建立在实验基础上的科学。在实验研究中，测量是基本的、大量的工作之一。

"伏安法测电阻"作为中学物理的基础实验之一，又随着测量技术的发展，对测量电阻准确度的要求也越来越高。而由于在中学物理中，我们对电阻的测量并未考虑到电表内阻，若能采取一定的措施，在测量电阻时不测量电表内阻也能较准确测量电阻。

本文在中学伏安法测电阻（内接法、外接法）的基础上，对测量结果进行了误差分析，并根据欧姆定律对电路进行创新设计，对两种测量方案的结果进行了不确定度、相对误差、精确度的比较。同时，在测量过程中，根据现阶段数字测量的发展，也对电阻进行了一定的数字测量，对模拟化测量与数字化测量进行了比较。本文创新电路的设计，基本解决了测量系统中电表内阻对测量结果的影响。

伏安法测电阻作为中学物理测量实验的基础，将不断成熟和完善，免测电有内阻伏安法测电阻的应用，不仅可以在普通物理实验中进行，也可在一些技术性项目尤其是在缺乏实验条件的情况下，达到较准确测量电阻的目的。

关键词：伏安法、欧姆定律、电表内阻

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

我们这次毕业设计的课题是"免测电表内阻伏安法测电阻"，它属于电测量电阻领域，特别是属于伏安法测电阻的范围研究。

在"伏安法测电阻"中，电阻是一个基本的重要的物理量，又是必要的重要的基本的电学测量。随着科学技术的不断发展，科学实验也在其重要的位置上发挥着作用，而"伏安法测电阻"作为普通物理实验的基础，一直处在重要的电学实验、研究位置。

1820年，法国物理学家安培（1755.1.22─1836.6.10）发现了"安培定律"，奠定了电动力学的基础；1827年，德国物理学家欧姆（1787.3.16─1854.7.6）在所发表的《电路的数学研究》一文中，提出了欧姆定律。欧姆定律在电路中是最基本的定律，为电学新时代拉开了序幕。之后，人们开始对电阻测量进行了一系列的研究，最基本的测量方法还是"电流表内接法和外接法"，其次是半偏法，还有就是替代法、补偿法（电流补偿、电压补偿）、电桥法（单电桥、双电桥）。例如：惠斯通电桥是英国发明家克里斯蒂在1833年发明的，但是由于惠斯通第一个用它来测量电阻，所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯通电桥；开尔文电桥是1856年开尔文为了成功地装设海底电缆中进行研制的。

国内对测电阻的应用研究是从19世纪80年代清华大学对测电阻的研究开始的，同时结合国外先进的经验技术的基础上，运用欧姆定律R=，在基本的电流表外接法、电流表内接法的基础上，不断测量电阻电路进行了创新，使得测量电阻能够电路更简单、计算更方便、精度更高。其中各种方法都有其优缺点，其中补偿法相对于其它测量方法，其准确度比较高，计算也比较简单，但是测量电路比较复杂，调节过程也相对繁琐。

本课题先对电流表内外接法进行了测量，结合误差理论，其误差主要是系统误差，所以我们这次毕业设计"免测内阻伏安法测电阻"，也是希望能够在前人的技术发展的基础上，找到一种适合我们普通高校的，方便我们学习、实验、研究的方法，来更好的测量电阻，提高测量电阻的精确度。

毕业设计作为一门普通高校毕业生的必修课程，受到了越来越广泛的重视时，让我们毕业生能够通过一种比较好的方式，学会自我学习和自我创新。"免测内阻伏安法测电阻"做的重要工作之一就是科学实验。而测量是基本的大量的工作之一。所以此次毕业设计从科学实验讲，也让我们更好地学会了科学实验。

本次的"免测内阻伏安法测电阻"通过对普通的伏安法测量（电流表内接法、电流表外接法）的分析比较，通过对仪器仪表的学习使用，总结了物理实验中的常用的数据处理方法（本次主要用到了最小二乘原理），并对伏安法测电阻的实验方法进行了一定的创新性设计。

此外，在进行毕业设计的过程中，参阅了国内外大量文献资料，吸收了众多研究者的经验和长处，所录参考文献如有疏漏处，请给予谅解。在此，还要特别感谢本次毕业设计的指导老师张昆教授的辛勤指导。

仪表结构和原理

仪表是磁电系张丝支承结构，磁系统采用铁环轭式结构，漏磁较小，并且具有良好的防御外磁场影响性能，磁钢用铝镍钴合，并经过特殊的稳定处理，使仪表能长时期保持准确度，仪表的可动部分采用新型的张丝支承，用两根高强度合金张丝固定在减震弹片上，并装有限止器，使仪表具有良好的抗震性能。此外，可动部分采用张丝支承后，偏转时不存在摩擦，使仪表的灵敏度和使用寿命大大提高。指针尖采用特种形影玻璃丝，能保证良好的直线性，刻度板下装有消除视差的反光镜，可保证仪表读数的准确。测量机构装在胶木外壳的单独密封小室内，可防止外来的机械力作用和脏物侵害。仪表的量程转换采用插塞，使用方便。

3.以下是用数字万用表测得的C31型电表的内阻值

C31─A型电压表RX0=0.7Ω

量程

45mV

75mV

3V

7.5V

15V

测量值

15.8Ω

31.3Ω

1.502KΩ

3.75KΩ

7.50KΩ

量程

30V

75V

150V

300V

600V

测量值

15.01KΩ

37.5KΩ

75.0KΩ

149.9KΩ

0.299MΩ

C31─V型电压表RX0=0.6Ω

量程

75mA

15mA

30mA

75mA

150mA

300mA

测量值

4.2Ω

3.0Ω

1.9Ω

1.2Ω

0.9Ω

0.8Ω

量程

750mA

1.5A

3A

7.5A

15A

30A

测量值

0.7Ω

0.6Ω

0.6Ω

0.6Ω6AAM.阻"的设计中，对电阻的测量，也间接的用到了欧姆定很

0.6Ω

0.6Ω

目录

绪论-5-

第一章伏安法测电阻-7-

一、电表-7-

1.产品的技术特性-8-

2.仪表结构和原理-9-

3.以下是用数字万用表测得的C31型电表的内阻值-9-

4.直流电流表-9-

5.直流电压表-10-

二、可调电阻-10-

1.旋转式电阻箱-10-

2.变阻器-12-

三、电流表内接法、外接法-12-

1.电流表外接法-13-

2.电流表内接法-15-

第二章三种典型测量方法简介-17-

一、替代法-17-

1、电流表与电阻箱加电键组合测待测电阻（替代法）-17-

2、电压表与电阻箱和电键的组合测待测电阻（替代法）-17-

二、电桥法-18-

三、补偿法-18-

第三章免测电表内阻伏安法测电阻-19-

第1节电路原理、测量方法及步骤-19-

第2节测量数据处理-20-

一、5.1Ω标称电阻-20-

二、2KΩ标称电阻-21-

第3节与伏安法测电阻的对比分析及实验结论-21-

第四章指针式仪表与数字式仪表的比较研究-23-

第1节推陈出新是历史之必然-23-

第2节模拟电表与数字电表-23-

第3节数字电表的特点-23-

第五章创新电路在不同电路系统中的应用-25-

一、创新电路在变压器测电阻中的应用-25-

注意事项-25-

规范要求-25-

有关换算-26-

实例分析-26-

二、毫欧姆级电阻测量-27-

第六章数字电路概述-28-

一、数字万用表的叙述-28-

一.概述-28-

二.安全事项-28-

三.技术特性-28-

四.电阻测量-29-

二、数字万用表对5.1Ω、2KΩ电阻的测量及数据处理-29-

第七章电阻的数字化测量-31-

一、比例运算法-32-

二、比率法-32-

TheProblemofMeasurement,ElectricalInstruments-33-

英译汉：电气仪表的量度问题-35-

电气仪表-36-

主要电气仪表及其用途-36-

结束语-38-

参考文献-40-

附录-41-

一、电阻箱的误差限-41-

二、电压、电流波动引起的误差限、-41-

三、电表的灵敏阈带来的误差（限）δ1-41-

致谢-42-