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电流半偏法测电流表,电压表内阻半偏法是一种用于测量电表内阻的方法,常见的有“电流半偏法”和“电压半偏法”,下面对这两种方法分别进行研究
1.电流半偏法及其误差分析
1.1实验目的;电流半偏法用于测量电阻较小的电表的内阻
1.2测量方法;如图所示,电流计G其内阻Rg待测,所用仪器有电源E滑动变阻器R(采用限流式)电阻箱R、(与电流计并联)两个开(关S1串联在干路S2与电阻箱串联)具体的实验过程;首先断开开关S1和S2,把滑动变阻器的滑片滑到R得最右端,然后闭合开关S1,向右移动滑片,使电流计G的指针刚好达到满偏,再闭合开关S2,接着缓慢调节电阻箱的阻值,使电流计的指针恰好指到一半刻度处,即半偏位置,这时.“读出”电阻箱的阻值就是待测电流计内阻的测量值
1.3器材选取;
①R-必须用电阻箱,电阻箱的选择,只要它能调出与电流表内阻相当的电阻即可;
②R可以用滑动变阻器,也可以用大阻值的电阻箱当电阻箱接入时,维持总电流几乎不变是至关重要的,因为这时才可以说两条支路上各有一半电流为此R的实际阻值应远大于电流表的内阻(R100Rg),才能做到总电流几乎不变即RRg
③因,在实验中,lg、Rg都是一定的,为保证R100Rg,因此电源电动势应越大越好
1.4误差分析;要求电阻箱的并入,使干路电流变化不大,这种电路只适合于测量小内阻的电流表,同时电阻箱的电阻也较小事实上,无论怎样,电阻箱的并入,使得干路电路略微变大,不再是原来的干路电流,而电流表半偏的时候流过的电流是原来干路电流的一半,这样流过电阻箱的电流就要比半偏值稍大一点,根据并联分流原理,电阻箱的阻值要比电流表的内阻稍小一点,因此测量值小于真实值(例题2)有一电流表A,量程为1mA,内阻rg约为100Q要求测量其内阻可选用的器材有;;电阻箱R0,最大阻值为999999Q滑动变阻器甲,最大阻值为10kQ滑动变阻器乙,最大阻;值为2kQ电源E1,电动势约为2V,内阻不计;电源E2,电动势约为6V,内阻不计;开关2个,导线若干采用的测量电路图如图所示,实验步骤如下a.断开S1和S2,将R调到最大;b.合上S1,调节R使A满偏;c.合上S2,调节R1使A半偏,此时可认为的A的内阻rg=R1(i)在上述可供选择的器材中,可变电阻R1应该选
①;为了使测量尽量精确,可变电阻R应该选择
②;电源E应该选择
③(ii)认为内阻rg=R1,此结果与的rg真实值相比
④(填“偏大”、“偏小”、“相等”)(【答案】i)RO滑动变阻器甲;E2(ii)偏小;【分析】(i)根据半偏法的测量原理,R1必须选R0由于电流表的满偏电流很小,要求R1的阻值很大,故R应选滑动变阻器甲,电源选择E2,误差较小(ii)根据闭合电路的欧姆定律及电路特点可得合上S1,调节R使A满偏:一++/合上S2,调节R1使A半偏(电路中的总电流)1=故llgo所以,通过电阻箱的电流IR1IR1lgUu=T用U表示电阻箱两端电压,则R1=—即rgR1故认为内阻rg=R1,此结果与A的rg真实值相比偏小
2.电压半偏法及其误差分析
2.1实验目的;电压半偏法用于测量电阻较大的电表的内阻
2.2测量方法如图所示,电压表V,其内阻RV待测,所用仪器有电源E、滑动变阻器R(采用分压式)、电阻箱R0(电压表串联)开关S具体的实验过程是这样的首先把滑动变阻器的滑片滑到R的最左端,调节电阻箱的阻值使之为零,接着闭合开关S,然后向右移动滑片,使电压表V的指针刚好达到满偏,再将电阻箱的阻值逐渐变大,使电压表的指针恰好指到满刻度的一半处,即半偏位置这时“读出”电阻箱的阻值就是电压表内阻的测量值
2.3器材选取;
①R0必须是电阻箱,且电阻箱的阻值应比较大,与电压表的内阻相当的电阻
②箱R为阻值较小的滑动变阻器(小控大,用小电阻分压调节相当于粗调节,调节电压范围大,而用大的滑动变阻器则相反),即RVRO
2.4误差分析;要求电阻箱的串入,使分压电路部分的电压变化不大,这种电路只适合于测量大内阻的电压表,同时电阻箱的电阻也较大事实上,无论怎样,电阻箱的串入,使得分压电路部分的电压略微变大,不再是原来分去的电压了,而电压表在半偏的时候电压表降落的电压是原来电压的一半,这样降落在电阻箱上的电压要比半偏值稍大一点,因此测量值大于真实值例题一只量程为1V,内阻Rv约900的电压表是由小量程电流表改装而成的,现要测量它的内阻,实验室提供了以下可供选择的器材A.待测电压表B.标准电压表(量程1V)C.滑动变阻器最大阻值1000,额定电流
0.1AD.滑动变阻器最大阻值10Q,额定电流1AE.电阻箱最大阻值
999.9Q,阻值最小改变量
0.1QF.电阻箱最大阻值
99.9Q,阻值最小改变量
0.1G.电池组电动势为3V,内阻约1Q另外还有导线、开关若干
2.
4.1为了用半偏法测量该电压表的内阻,某同学设计了两种电路,如图甲、乙所示要使测量较精确,应选择电路.在仪器的选择上,除了电池组、导线、开关和待测电压表之外,还应从提供的器材中选择(用器材前的序号字母表示)
(2)用上述方法测出电压表内阻的测量值Rv(填“大于”、“等于”或“小于”)电压表内阻真实值.【答案】
(1)乙图D,E
(2)大于(【分析】1)甲图适合测量电流表的内阻,乙图适合测电压表的内阻,所以应当选择乙图在器材的选择上,除了电池组,导线,开关和待测电压表外,还应从提供的器材中选用一个滑动变阻器,由于滑动变阻器采用分压式,根据“大滑变限流,小滑变分压”,所以应该选滑动变阻器D,电阻箱要选择和电压表内阻相当的电阻箱E
2.
4.2根据以上误差分析,用上述方法测出的电压表内阻的测量值Rv大于电压表内阻的真实值测电压表内阻时为什么要求滑动变阻器的电阻越小越好?(这个实验是一个近似实验,也就是说必须在一定条件下)RwVVRv先问你一个问题,一个很大的电阻与一个很小的电阻并联,并联的电阻值Rv Rw是多少?答案是近似等于Rwo那么,一个很大的电阻与一个很小的电阻并联,并联的电阻值是多少?答2Rv Rw案是比上一个的并联值更加近似等于Rwo总结一下,就是与的差值越大,并联电阻的值就越接近Rv RwRw而这个实验的假设是,与电压表电路并联的那段滑动变阻器上的电压,在实验过程中,始终不变要想电压不变,电阻就要不变只要那么并RwVVRv,R=Rw,这样就做到了近似的电阻不变测电流表内阻时为什么要求滑动变阻器的电阻越大越好?先看实验原理,与上一个实验一样,这也是一个近似实验,而这个实验的假设是电流不变(总电流不变)要想总电流不变,就要求电路中的总电阻不变请回答这个问题,一个很大的电阻与一个很小的电阻串联,串联电阻值是多少?Rg Ra(答案是很接近于而且与的差距越大)就越接近与所Rg,Rg RaRg»Ra,Rg以要求并联电路的电阻(电流表与电阻箱的并联电阻)与滑动变阻器串联后电流不变,就必须使滑动变阻器的电阻远远大于并联电路的电阻也就是说,滑动变阻器的阻值越大越好用电动势较大的电源注意干路可为滑动变阻器,也可为电阻箱;但支路必为电阻箱!。