电表内阻测量的误差分析及改进方法.doc

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”测电表内阻的原理实际上是“比较法”。一、电流“半偏法”  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                                                                                                                                                  。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。                                 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、,闭合S1、S,调节R使电表G满偏,再断开S1,保持R不变,调节使电表G半偏,即。根据串联电路分压关系,则                        。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。。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R1的阻值为电表G的内阻,即            三、                        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      (伏安法)                                 由于电压表或电流表的量程太小或太大,为了满足安全、精确的原