高中物理电学实验中电阻测量方法归纳与分析

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有Um?(I1?Um)R0① RV闭合S1,断开S2,调节R的滑动触头使电压表V满偏Um,读出电流表A示数为I2,有Um?I2RV②

联立①②式,可得电压表内阻RV?I1?I2R I26、利用电压表和电阻箱测量(V-箱法)

实验室提供的器材有:A. 电池E:电动势约6V,内阻约1?;B. 电压表V1:量程3V,内阻r1约为3k?;C. 电压表V2:量程2.5V,内阻r2约为2.5k?;D. 电阻箱R1:最大阻值9999.9?,阻值最小改变量为0.1?;E. 滑动变阻器R2:最大阻值为50?;F. 开关和导线若干。要求用如图7所示的电路测定电压表V1的内阻,当开关S闭合时,调节滑动变阻器R2和电阻箱R1。根据串联电路电压分配原理有:

RV1R1?U1U2?U1,可得RV1?U1R1U2?U1。

(三)如何减小半偏法的系统误差

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减小 (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R滑,使电压表的示数达到满偏电压Um,然后调节R使电压表的示数为

Um2,读出此时R的阻值记为R0,由串联电

?R0。

路的分压作用可知,电压表的内阻RV

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(2)误差分析:

图1可等效为图2,当R?0,电压表满偏时,有U并由闭合电路的欧姆定律可知U并R↑→(RV?E?I总(r?Rap)

?Um。

?R)↑→R并↑→R总↑→I总↓→U并↑

即当R变大时,电阻Rpb两端的电压U并已大于电压表的满偏电压Um,所以当电压表的读数为两端的电压已大于

Um2Um2时,R

,R的读数已大于电压表的内阻RV,测量值偏大。

(3)系统误差的减小

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R滑和电阻箱R,使标准电压表V0的读数始终为待测电压表V的满偏电压Um,而待测电压表V的示数为

Um2,然后读出电阻箱R的阻值R0,

?RV。

系统误差便得到消除,即R02、对半偏法测电流表内阻的系统误差的减小 (1)实验步骤:

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K1断开、闭合K2,接着调节滑动变阻器R滑,使电流表的示数达到满偏电流Im。然后闭合开关K1,调节电阻箱R,使电流表的示数为

Im2,读出此时R的阻值,

记为R0,由并联电路的分流作用可知,电流表的内阻为RA?R0。 (2)误差分析:

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当开关K1闭合后,电路中的总电阻R总变小,由闭合电路欧姆定律可知,此时电路中的总电流I总变大,即电路中的电流I总不再是电流表的满偏电流

Im,当电流表的读数为

Im2时,流过电阻箱的电流已大于

Im2,因此电阻箱的

读数R0已小于电流表的内阻RA,即R0?RA,测量值偏小。 3、系统误差的减小

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R滑和电阻箱R,使标准电流表A0的读数始终为待测电流表A的满偏电流Im,而待测电流表A的示数为

Im2,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。

四、其他测量电阻的方法归纳 (一)欧姆表测电阻 1、欧姆表的结构、原理

它的结构如图1,由三个部件组成:G是内阻为Rg、 满偏电流为Ig的电流计。R是可变电阻,也称调零电阻, 电池的电动势为E,内阻为r。

欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。 当红、黑表笔接上待测电阻Rx时,由闭合电路欧姆定律可知:

图1

I = E/(R+Rg+Rx+r)= E/(R内+RX)

由电流的表达式可知:通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比,

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但存在一一对应的关系,即测出相应的电流,就可算出相应的电阻,这就是欧姆表测电阻的基本原理。 2、使用注意事项:

(1) 欧姆表的指针偏转角度越大,待测电阻阻值越小,所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反,即左大右小;电流表、电压表刻度是均匀的,而欧姆表的刻度是不均匀的,左密右稀,这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的关系。

(2)多用表上的红黑接线柱,表示+、-两极。黑表笔接电池的正极,红表笔接电池的负极,电流总是从红笔流入,黑笔流出。 (3)测量电阻时,每一次换档都应该进行调零

(4)测量时,应使指针尽可能在满刻度的中央附近。(一般在中值刻度的1/3区域)

(5)测量时,被测电阻应和电源、其它的元件断开。

(6)测量时,不能用双手同时接触表笔,因为人体是一个电阻,使用完毕,将选择开关拨离欧姆档,一般旋至交流电压的最高档或OFF档。 (二) 用惠斯通电桥测量电阻

1、原理:惠斯通电桥的原理如图所示。电阻R1、R2、 R和待测电阻RX连成四边形,每一条边称为电桥的一个臂。在对角A和C之间接电源E,在对角B和D之间接检流计G。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关接通后,各条支路中均有电流通过,检流计支路起了沟通ABC

和ADC两条支路的作用,好象一座“桥”一样,故称为“电桥”。适当调节R、R1和R2的大小,可以使桥上没有电流通过,即通过检流计的电流IG = 0,

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