电表内阻测量的误差分析及改进方法.doc

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1、电表内阻测量的方法及误差分析溆浦县江维中学张良青摘要电表改装不管是老教材还是新教材都有相关的内容，高考也时有出现，而测电表的内阻是电表改装的前提。本文分析了“半偏法”测电表内阻的原理，分析了实验误差的产生，并提出了实验改进方。还介绍了替代法、电流表法、电压表法等其它测电表内阻的方法。关键词电表电路图电流电阻内阻电阻箱电表改装成电流表、电压表，在高考中时有出现，只有测出电表的内阻，才能顺利的进行电流表改装。只有正确地分析出在内阻测量中的误差，才能正确的分析出改装后的电表的测量值是偏大还是偏小。下面就电表内阻测量方法及误差分析谈谈我的一些看法。电表内阻的测量通常采用“半偏法”，“半偏法”测电表

2、内阻的原理实际上是“比较法”。一、电流“半偏法”１．原理电路如图1所示，闭合电键S1，调整R的阻值，使电流表指针转到满刻度Ig，再闭合电键S2，保持R不变，调整电阻箱，使电流表指针偏转到刚好是满刻度的一半，即。根据并联电路分流关系，总电流图１为Ig，电流表电流为，则电阻R1中的电流也为，因为并联分流与电阻的关系，因为电流相等，所以2．误差分析此实验中忽略了S2闭合后R1与电流表并联对电路的影响。实际上，在S1闭合而S2断开时，总电流①在S2闭合后，总电流②由①②式可知所以③由并联分流电流与电阻的关系及③式可知即Rg的测量值小于真实值。误差产生的原因在于当电键S2闭合时，总电阻减小了，而电路

3、中的电流变大了，因此要减小这个误差，就得使电键S2闭合前后电路中的电流的变化要小，由①②可知，就要求。然而，所以不能减小，在实验时，只能使R尽可能大些，而R较大，又要使电路中的电流能达到电流表的满偏电电流Ig，则电源的电动势E也应适当选得大一些。3．改进方法A电路改进如图2，闭合电键S1，调整R2的阻值，使电流表指针转到满刻度Ig，记下电流表A的示数Ig。再闭合电键S2，调整电阻箱，同时调整R，使电流表A的示数保持Ig不变，使电流表G指图2针偏转到下好是满刻度的一半，即。那么电阻的电流，则电流表G的内阻二、电压半偏法１．电路如图3，闭合S1、S，调节R使电表G满偏，再断开S1，保持R不变，

4、调节使电表G半偏，即。根据串联电路分压关系，则S1G2．误差分析此实验是采用串联分压与电阻的关系来分析的。但在实验过程中忽略了电阻接入电路时对电路的影响，认为在接入电路前后电路中的电压分配情况没发生变化。实际上，当电键S、S1都闭合时，电路为Rg与R左边一部分电阻R左并联后再与图3R右边一部分电阻R右串联，则电表G两端的电压为Ug。并联部分的电阻①并联部分电路两端的电压②当S1断开后，电路为Rg与串联后再与R左并，然后再与R右串联。则：并联部分电路的电阻变为③并联部分电路两端的电压变为④由①、③式可知，S1断开后并联部分电路的电阻R并增大了。由②、④式可知，增大，则增大，即则电阻箱R1两端

5、的电压所以由串联电路分压关系即测量值大于真实值。要减小误差，就要求R1接入电路时对电路的影响要小，那就要求　。3．改进方法图4改进电路如图4所示。在S、S闭合时调节R1使电表G满偏时，记下电压表V的示数，当电键S1断开后，在调节R使电表G半偏的过程中也同时调节滑动变阻器R1保持电压表V的示数不变。那么当电表G的示数刚好为时，电阻箱R1G的阻值为电表G的内阻，即三、测电表内阻的其它方法RGO1．替代法S1电路如图5所示：闭合电键S1，使S2与“a”接通，图5调节R，使G0的指针指一定电流I，然后把K接“b”，调节R1使G0的示数仍为I。则2．电压表法（伏安法）由于电压表或电流表的量程太小或太

6、大，为了满足安全、精确的原则，一般需加保护电阻。电路如图6所示：闭合电键，调节滑动变阻器R1和电阻箱R的阻值，读出电压表，电流表的读数分别为U和I，则通过A的电流为I，其两端的电压为图6则电流表G的内阻【例1】某电流表的内阻在之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A.待测的电流表（量程）；B.电压表（量程3V，内阻约）；C.滑动变阻器（最大电阻）；D.定值电阻（阻值）；E.电源E（电动势4V）F.电键S及导线若干。（1）画出实验电路图；（2）如测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，则电流表内阻的表达式为：。分析与解：许多学生读完此题，就知道实验原理是伏安法，由于设计电路时没有考虑电压表

7、和电流表的量程，当然做不正确。少数考生想到电流表的内阻在之间，量程为，电流表上的最大电压为，因而电压表不能并联在电流表的两端，由于缺乏创新意识，也做不正确。只有极少数想到要加保护电阻的学生才能做正确，因为本题必须将一个阻值为的定值电阻与电流表串联，再与电压表并联，才满足要求；再者量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势（4V），但可在电路中接入滑动变阻器进行保护；滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考