欧姆表的原理Word文档下载推荐.docx
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再将也闭合,保持变阻器R接在电路中的电阻不变,调节电阻箱使电流表G的指针半偏。
读出电阻箱的示值,则可认为。
实验原理与误差分析:
认为闭合后电路中的总电流近似不变,则通过电阻箱的电流近似为。
所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。
实际上闭合后电路中的总电流要变大,所以通过电阻箱的电流要大于,电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。
为了减小这种系统误差,要保证变阻器接在电路中的阻值,从而使S闭合前后电路中的总电流基本不变。
R越大,系统误差越小,但所要求的电源电动势越大。
实验中所用电源电动势为8——12V,变阻器的最大阻值为左右。
2.电流监控法
实验中若不具备上述条件,可在电路中加装一监控电流表,可用与被测电流表相同型号的电流表。
电源可用干电池,R用阻值为的滑动变阻器,如图2所示。
实验中,先将断开,接通,调节变阻器R的值,使被测电流表G指针满偏,记下监控表的示值。
再接通,反复调节变阻器R和电阻箱,使G的指针恰好半偏,而的示值不变。
这时电阻箱的示值即可认为等于G的内阻。
这样即可避免前法造成的系统误差。
用图2所示电路测量电流表G的内阻,也可不用半偏法。
将开关、均接通,读出被测电流表G的示值、监控表的示值、电阻箱的示值,则可根据
计算出电流表G的内阻。
3.代替法
按图3所示连接电路,G为待测电流表,为监测表,为单刀单掷开关,为单刀双掷开关。
先将拨至与触点1接通,闭合,调节变阻器R,使监测表指针指某一电流值(指针偏转角度大些为好),记下这一示值。
再将单刀双掷开关拨至与触点2接通,保持变阻器R的滑片位置不变,调节电阻箱,使监测表恢复原来的示值,则可认为被测电流表G的内阻等于电阻箱的示值。
用这种方法,要求监测表的示值要适当大一些,这样灵敏度较高,测量误差较小。
4.电压表法
原则上得知电流表两端的电压U和通过它的电流I,就可以利用计算出它的内阻。
但若测量J0415型电流表的内阻,满偏时它的电压才是,用J0408型电压表的3V量程测量,指针才偏转一个分度。
这样因读数会引起很大的偶然误差。
所以不宜用一般电压表直接测量电流表两端的电压。
可用如图4所示电路,将待测电流表G与电阻箱串联后再与电压表并联。
闭合开关S,调节变阻器和电阻箱,使电流表和电压表的指针均有较大的偏转,读出电压表的示数U、电流表的示值I和电阻箱的示值,则据得出电流表的内阻。
电源要用2节干电池,电压表用3V量程,用最大阻值为左右的变阻器。
5.用内阻、量程已知的电流表代替电压表
按图5连接电路,G为待测内阻的电流表,为内阻、量程已知的标准电流表,E为的干电池一节,R为阻值为几十欧姆的滑动变阻器。
调节变阻器R,使两电流表的指针均有较大的偏转。
读出电流表的示值,设其内阻;
读出被测电流表G的示值,则据可得出电流表G的内阻值。
(二)电压表内阻测量的几种方法
电压表内阻的测量是近年来高考的热点和亮点,其实电压表内阻的测量和一般电阻的测量一样,所不同的就是电压表可提供自身两端的电压值作为已知条件。
因此,在测量电压表内阻的实验中,要灵活运用所学过的实验方法,依据实验原理和实验仪器,按照题设要求和条件进行合理的测量。
1.利用伏安法测量
电压表是测定电路两端电压的仪器,理想电压表的内阻可视为无限大,但实际使用的电压表内阻并不是无限大。
为了测量某一电压表的内阻,给出的器材有:
A.待测电压表(,内阻在之间);
B.电流表();
C.滑动变阻器;
D.电源(的干电池两节);
E.开关和若干导线。
利用伏安法,测量电压表示数U和电流表示数I即可,由于滑动变阻器最大阻值远小于被测内阻值,为了满足多测几组数据,利用作图法求电压表的内阻,应选用滑动变阻器分压式电路,电路如图1所示。
2.利用欧姆表测量
欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的,已知欧姆表刻度盘上中央刻度值为“20”,现用欧姆表测量一个内阻约为几千欧的电压表,实验中应把欧姆表选择开关调至×
100挡,若欧姆表的读数如图2所示,则该电压表内阻阻值为。
3.利用半偏法测量
方法一:
用如图3所示电路测量量程为1V的电压表的内阻(在之间)。
提供的器材还有:
A.滑动变阻器,最大阻值;
B.电阻箱,最大阻值,阻值最小改变量为;
C.电池组:
电动势约6
V,内阻可忽略不计;
D.导线和开关。
实验方法和步骤是:
①断开开关S,按图3连接好电路;
②把滑动变阻器的触头P滑到端;
③将电阻箱的阻值调到零;
④闭合开关S;
⑤调节滑动变阻器R的阻值,使电压表指针达到满偏;
⑥调节电阻箱的阻值,使电压表指针达到半偏,读出此时电阻箱的阻值,即为电压表的内电阻的测量值。
方法二:
量程为3V的电压表V的内阻约为,要求测出该电压表内阻的精确值,实验中提供的器材有:
A.阻值范围为到的电阻箱;
B.开路电压约为5V,内阻可忽略不计的电源E;
C.导线若干和开关。
实验电路如图4所示,由于电源的电动势没有准确给出,先调节电阻箱阻值,使电压表指针指在中间刻度线,记下电阻箱的阻值,有①
再调节电阻箱阻值,使指针指在满偏刻度,记下电阻箱的阻值由串联分压规律:
②,解①②式得
4.利用已知电动势的电源和电阻箱测量
量程为3V的电压表,其内阻约为,现要求测出该电压表内阻,实验器材有:
电源,电动势,内阻不计;
变阻器R,阻值范围,额定电流;
开关和导线若干,实验电路如图5所示,由于电源的电动势准确给出,只需调节R记下阻值,读出对应的电压值U,由串联分配规律可得:
。
5.利用电流表和定值电阻测量
实验电路如图6所示,图中E为电源(电动势为4V),R为滑动变阻器(最大阻值为),为已知定值电阻(阻值为),A为电流表(量程为),V为一个有刻度但无刻度值的电压表(量程约3V,内阻约),现要测电压表V的内阻。
实验步骤如下:
闭合开关、,调节R的滑动触头使电压表V满偏,设满偏电压为,读出电流表A示数为,有①
闭合,断开,调节R的滑动触头使电压表V满偏,读出电流表A示数为,有②
联立①②式,可得电压表内阻
6.利用电压表和电阻箱测量
实验室提供的器材有:
A.电池E:
电动势约6V,内阻约;
B.电压表:
量程3V,内阻约为;
C.电压表:
量程,内阻约为;
D.电阻箱:
最大阻值,阻值最小改变量为;
E.滑动变阻器:
最大阻值为;
F.开关和导线若干。
要求用如图7所示的电路测定电压表的内阻,当开关S闭合时,调节滑动变阻器和电阻箱。
根据串联电路电压分配原理有:
,可得。
(三)如何消除半偏法的系统误差
半偏法是测量电压表和电流表内阻的常用方法之一,但该法存在比较大的系统误差,那么如何消除该法的系统误差呢?
1.对半偏法测电压表内阻的系统误差的消除
(1)实验步骤:
半偏法测电压表内阻的实验原理图如图1所示,实验时先将电阻箱R的阻值置于零,接着调节滑动变阻器,使电压表的示数达到满偏电压,然后调节R使电压表的示数为,读出此时R的阻值记为,由串联电路的分压作用可知,电压表的内阻。
(2)误差分析:
图1可等效为图2,当,电压表满偏时,有。
由闭合电路的欧姆定律可知
R↑→↑→↑→↑→↓→↑
即当R变大时,电阻两端的电压已大于电压表的满偏电压,所以当电压表
的读数为时,R两端的电压已大于,R的读数已大于电压表的内阻,测量值偏大。
(3)系统误差的消除
要消除该实验的系统误差,可采用图3所示的实验方案。
实验时反复调节滑动变阻器和电阻箱R,使标准电压表的读数始终为待测电压表V的满偏电压,而待测电压表V的示数为,然后读出电阻箱R的阻值,系统误差便得到消除,即。
2.对半偏法测电流表内阻的系统误差的消除
半偏法测电流表内阻的原理图如图4所示,实验时先将开关断开、闭合,接着调节滑动变阻器,使电流表的示数达到满偏电流。
然后闭合开关,调节电阻箱R,使电流表的示数为,读出此时R的阻值,记为,由并联电路的分流作用可知,电流表的内阻为。
当开关闭合后,电路中的总电阻变小,由闭合电路欧姆定律可知,此时电路中的总电流变大,即电路中的电流不再是电流表的满偏电流,当电流表的读数为时,流过电阻箱的电流已大于,因此电阻箱的读数已小于电流表的内阻,即,测量值偏小。
3.系统误差的消除
要消除该实验的系统误差,可采用图5所示的实验方案。
实验时反复调节滑动变阻器和电阻箱R,使标准电流表的读数始终为待测电流表A的满偏电流,而待测电流表A的示数为,这样系统误差便得到消除。
当然在测量电压表和电流表内阻时,若不需要很精确测量时,则采用普通的半偏法即可。
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