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第二册(必修加选修)第十四章补充课电阻测量专题(二)讲解
年 级 高二 学 科 物理 版 本 人教版 内容标题 电阻测量专题(二) 编稿老师 马慧
【本讲教育信息】
一. 教学内容:
电阻测量专题(二)
二. 知识要点:
(一)电流表内阻测量的几种方法
灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。它有三个参数:满偏电流、满偏时电流表两端的电压和内阻。一般灵敏电流表的为几十微安到几毫安,为几十到几百欧姆,也很小。将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻,根据提供的器材不同,可以设计出不同的测量方案。练习用多种方法测定电流表的内阻,可以培养学生思维的发散性、创造性、实验设计能力和综合实验技能。本节课拟谈几种测定电流表内阻的方法。
1. 半偏法
这种方法教材中已做介绍。中学物理实验中常测定J0415型电流表的内阻。此型号电流表的量程为,内阻约为,实验电路如图1所示。
操作要点:按图1连好电路,断开,闭合,调节变阻器R,使待测电流表G的指针满偏。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
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