直流电流表与电压表在电阻测量中的应用原理及实操方法

直流电流表与电压表测定直流电阻的核心原理

在电工电子实验中，利用直流电流表和直流电压表测定直流电阻是一种经典且基础的测量方法。该方法基于欧姆定律：$ R = \frac{U}{I} $，其中 $ R $ 为待测电阻，$ U $ 为电阻两端的电压，$ I $ 为通过电阻的电流。通过精确读取电压表和电流表的数值，即可计算出电阻值。

一、实验设备组成

• 直流电源：提供稳定直流电压，通常为0～15V可调。
• 直流电流表：用于测量流经电阻的电流，量程根据待测电阻大小选择。
• 直流电压表：并联于待测电阻两端，测量其电压降。
• 待测电阻：被测对象，常见为金属膜电阻或碳膜电阻。
• 导线与开关：连接电路，实现通断控制。

二、接线方式与误差分析

有两种主要接法：内接法与外接法。

• 内接法：电流表串联在电路中，电压表并联在电阻与电流表整体上。适用于大电阻测量，因电流表内阻较小，对电压测量影响小。
• 外接法：电压表直接并联在待测电阻上，电流表测量的是总电流（含流过电压表的电流）。适用于小电阻测量，避免电流表分压带来的误差。

需注意：电压表内阻越大，分流越小；电流表内阻越小，分压越小。因此合理选择接法是减小系统误差的关键。

三、操作步骤详解

1. 根据估算电阻值选择合适的电表量程，避免指针偏转过小或超限。
2. 按选定接法正确连接电路，确保极性正确。
3. 闭合开关，读取电压表与电流表读数，记录数据。
4. 重复测量3次，取平均值提高精度。
5. 代入公式 $ R = \frac{U}{I} $ 计算电阻值，并进行误差分析。

四、典型误差来源与改进措施

• 电表自身内阻引起的系统误差。
• 读数时的人为视差。
• 电源电压波动导致的不稳定测量。
• 接触电阻影响，尤其在低阻测量中。

建议使用高精度数字万用表替代传统指针表，或采用补偿法进一步减小误差。