Multisim在伏安法测电阻当中的仿真应用

来源: 发布时间:2019-07-19 09:05:47

  摘要:本文针对伏安法测电阻电路进行仿真,通过外接法和内接法两种测量电路的对比,分析测量数据,验证两种测量方法的适用条件。

  关键字:Multisim;伏安法;电阻

  中图分类号:TP273;TN914

  0引言

  电阻是物质的属性,主要由导体本身材料、长度、截面等因素决定的。利用multisim[1]可以对电阻电路进行精确仿真,方便修改测试条件和参数,更直观的查看测试参数的变化和测试。本文基于mulisim仿真电路电阻元件的阻值测定方法。

  1 伏安法测电阻概述

  在电路中,往往使用欧姆定律测量电阻,这就是伏安法测电阻的基本原理。伏安法测电阻有两种方法,限流式接法和分压式接法。

  从串并联的角度来看,分压法是混联电路,限流法是串联电路。限流接法线路结构简单,消耗能量少,测量时优先选用;分压接法电压调整范围大,可以从0到路端电压之间连续调节。当测量电路的电阻远大于滑动变阻器阻值,可以采用分压法测量。

  2 伏安法测电阻连接方法选择

  伏安法测量电阻时,依据电流表的连接位置,有外接法和内接法。

  外接法电压表与电阻并联,电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流,实际测量的电阻值是电压表内电阻和电阻并联的阻值。如果电阻值远小于电压表的内阻,电流表测量的电流接近于通过电阻的电流,所以外接法适合于测量小电阻。

  内接法电流表与电阻串联,电压表测得的是电阻和电流表的总电压,实际测量的电阻值是被测电阻与电流表内电阻串联的总电阻值。如果电阻值远大于电流表的内阻,电流表分压很小,电压表测量的电压接近于被测电阻两端电压,所以内接法适合测量较大的电阻。

  被测电阻在测量前会有大约的阻值判断,通过比较被测电阻与电压表与电流表内阻之间的关系,可以判断使用外接法,还是内接法。当被测电阻R>√(R_V×R_A ) (RV电压表内阻,RA电流表内阻),内接法测量结果误差较小;当被测电阻R<√(R_V×R_A ) ,外接法测量结果误差较小。

  3 伏安法测量电阻仿真

  在multisim14软件中,建立测试仿真电路[2],测试电压表内阻取3KΩ,电流表内阻取0.1A,标准被测电阻为4.5Ω,测试电路采用分压电路接线。依据4.5<√(3000×0.1),所以电路采用外接法测试,如图1所示。调节滑动变阻器RP,测得被测电阻两端的电压和通过的电流,如表1所示。

  图1外接法仿真测试电路

  表1外接法测试数据表

  U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40

  I/A 0.09 0.18 0.27 0.35 0.45 0.53

  R/Ω 4.44 4.44 4.44 4.57 4.44 4.53

  测量平均值为4.48,误差0.4%。

  与此对照,采用内接法测量被测电阻,测试电路如图2所示。测得数据如表2所示。

  图2内接法仿真测试电路

  表2 内接法测试数据表

  U/V 0.398 0.794 1.199 1.594 1.97 2.379

  I/A 0.087 0.173 0.261 0.347 0.428 0.517

  R/Ω 4.44 4.71 4.62 4.57 4.58 4.58

  被测电阻测量平均值为4.58,误差1.7%。

  通过数据分析证明,当被测电阻小于电压表和电流表内阻乘积的平方根时,外接法测量精度小于内接法测量精度,适合使用外接法进行测量,反之,适合使用内接法进行测量。

  3 结论

  通过MultiSim仿真测试电路,方便、直观,结果精确。是一种电学实验教学很好的辅助手段。为学生进行综合性、创造性实验提供了一个广阔空间。

  参考文献:

  [1] 梁振华,multisim9电路仿真在高中物理电学实验中的应用,物理教学探讨,2011.08(上)

  [2] 郑宾,multisim仿真在模拟电路实验教学中的应用,实验室研究与探索,2013.02


京ICP备19010415号  版权所有:科技风杂志社官网  未经本刊授权不得转载本站文章