| 标题 | 基于计算机软件的元件伏安特性数据处理研究 |
| 范文 | 郑乃屹 王靖 邓丹 刘玉强 穆兴 摘要：Matlab、Excel软件在数据分析、线性拟合、图像绘制等方面有着突出的优点，本文针测量了元件伏安特性的实验数据，分别利用这两种软件进行数据分析处理，绘制I—U图像并给出了线性拟合方程。 关键词：Excel软件；Matlab软件；元件伏安特性；线性拟合 1 绪论 大学物理实验是培养学生动手能力的非常重要的课程，也为我们对后来的专业课奠定了非常重要的基础。大学物理实验数据处理在实验中占有很重要的作用，但是实验的数据处理计算量大、难处理，易出错。[1]例如，Matlab是功能强大的科学及工程计算软件，集成了丰富的数学函数库，同时具有强大的图形功能，在数学计算和分析以及自动控制等多个领域被广泛应用。 2 实验原理 伏安特性就是当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电流与电压的比值就是该元件的电阻。通常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，以此画出的IU图像叫做导体的伏安特性曲线图。伏安法测电阻要解决三个主要问题：一是电压表和电流表的选择；二是电流表的内接法、外接法的选择；三是滑动变阻器连接方式的选择。[2]在接法的选择中因为电压表不是理想电表，所以测量值存在误差。根据电路结构可知，电流表外接时待测电阻的测量值[XCimage183.tif]和相对误差分别为： [JZ（][XCimage184.tif][JZ）][JY]（1） [JZ（][XCimage185.tif][JZ）][JY]（2） 电流表内接时待测电阻的测量值Rint和相对误差分别为： [JZ（][XCimage187.tif；%50%50，JZ][JZ）][JY]（3） [JZ（][XCimage188.tif；%50%50，JZ] [JZ）][JY]（4） 其中，R为待测电阻的真值，RV为电压表的阻值，RA 为电流表的阻值。当待测电阻R的阻值较小时，采用外接法误差较小；当待测电阻R的阻值较大时，采用内接法误差较小。 3 实验数据及处理 在大学物理实验室，完成了阻值分别为110Ω、220Ω和440Ω的电阻伏安特性实验原始数据的测量如表1、表2所示。 根据数据，利用Excel软件分别绘图并对数据进行线性拟合，分析Matlab和Excel的拟合结果，由[XCimage198.tif；%50%50，JZ]，可知，图中曲线斜率的倒数乘以1000即线性元件的阻值。由于本实验所用线性元件阻值较小，可知使用内接法与使用外接法所测数据的相对误差相差不大。 4 结论 分别利用Matlab、Excel对元件伏安特性实验数据进行了分析处理，使繁琐費时的传统数据处理大大简化。在大学物理的学习过程中，使用计算机软件处理实验数据不但省时省力，化繁为简，同时可以提高学生对物理实验的学习兴趣，因此值得进一步推广。 参考文献： [1]万慧军，罗小兵，杨建平.基于MATLAB提升大学物理实验数据处理能力[J].长春师范学院学报（自然科学版），2010，29（3）：5961. [2]徐恩.伏安法测电阻的几个问题[J].湖南中学物理，2016，（8）：5051. 基金项目：咸阳师范学院大学生创新创业训练计划项目（2017086） 作者简介：郑乃屹（1997），男，黑龙江大兴安岭人，咸阳师范学院学生，电气工程专业。 |
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