电学中电阻值测量实验与误差分析

冯哲

摘 要：为了促进高中电学中理论知识的掌握，对于实验环节要非常重视，不仅要好好做实验，还要对实验结果进行必要的分析。本文研究了电阻值测量实验中所用的几种测量电路，分析了各电路所适合的场合，分析了实验中可能出现的误差，提出了使用策略。

关键词：实验，电阻值测量，测量电路，实验误差

高中物理学科中的电学，是理论与实际结合非常紧密的，如果我们仅仅注重理论而忽略实际，那么理论知识必然掌握的不够扎实。[1]在做电学实验时，常常会出现误差，当出现误差时，我们应该怎么分辨，怎么处理呢？这就需要我们对各个电学元器件和测量仪表的特性掌握的非常清楚。本文将就高中电学中的一个重要的基础电学实验，来对误差进行分析和处理。

电阻阻值的测量有两种方法，第一是用万用表的电阻档直接测量，第二是用电压表和电流表分别测得电阻两端的电压和电流，利用欧姆定律来求取。

一、万用表测电阻

这种测量方法的误差受万用表精度的影响，若需要精确测量电阻值，可以选择精度高的万用表。

二、电压表和电流表测电阻

为了测试一个电阻的阻值，同时研究其在电路中的伏安特性，可将待测的电阻接入测量电路中。其接法分为四种，分别是：分压式外接测量电路、分压式内接测量电路、限流式外接测量电路和限流式内接测量电路。[2]

（一）分压式外接测量电路及其误差分析

分压式外接测量电路的电路图如图1所示。

图1中RL为未知电阻，R0为电阻可变的滑动变阻器。[3]当采用如图1的接法时，电压表显示RL的实际电压。但是因为电压表内阻的影响，电流表测量到的流过RL的电流比其实际电流要大，因此测得的RL的电阻值将比实际电阻值小。随着R0的变化，电压表的读数可以从零开始连续变化。

（二）分压式内接测量电路及其误差分析

分压式内接测量电路的电路图如图2所示。

图2的待测电阻和电流表串联，所以电压表所测到的电压偏大，从而求取的电阻值将偏大。

（三）限流式外接测量电路及其误差分析

限流式外接测量电路的电路图如图3所示。

图3中的电路结构比图2简单，由于被测电阻与电压表内阻并联，所以相比图2而言，电路中总电流小，整体功耗比较小。

（四）限流式内接测量电路及其误差分析

限流式内接测量电路的电路图如图4所示。

图4中电路所测得的电阻值大于实际值，功耗低。

三、分压式接法和限流式接法的比较

分压式接法的优点是：（1）其电压可从零开始到路段电压连续变化，从而在测量多组电压和电流值计算平均值或者绘制图形求取被测电阻时，由于多组值之间变化较大，可以得到精确的测量电阻；（2）当RL的阻值远大于R0的阻值时，用限流式接法，所测得的电压和电流变化不明显，无法得到精确的被测电阻值，此时一般使用分压式接法。

限流式接法的优点是：（1）限流式接法中，电路中总电流较小，总的电路功耗较低；（2）限流式接法结构简单。

因此，当在对被测电阻的阻值进行精确测量，要求电压表读数从零开始变化时，多采用分压式接法，而要求电路结构简单，耗能低时采用限流式接法。

四、内接法和外接法的比较及误差分析

内接法的优点是：对于电阻值较大的电阻而言，若其电阻值越大于实验中所采用电流表的内阻，则测量误差越小。

外接法的优点是：对于电阻值较小的电阻而言，若其电阻值越小于实验中所采用电压表的内阻，则测量误差越小。

所以当待测电阻较大时，采用内接法，否则，采用外接法。

五、总结

通过对电阻阻值测量实验的四种电路接法进行研究，总结了每种接法的优缺点，并且总结了每种接法适用的场合。上述方法可以在思想上指导其他电学实验。

参考文献：

[1]陈维绸.高中电学实验能力影响因素及对策的研究[J].西部素质教育，2016，2（05）：94-96.

[2]张晟霆.高中物理电学实验设计分析[J].黑龙江科学，2017，8（05）：104-105.

[3]阿克木哈孜·马力克.用伏安法测电阻和电表内阻[J].现代物理知识，2013，25（02）：58-59.

[4]薛朝伟.高中物理電学学习心得[J].科技风，2017（03）：246.