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试论伏安法测电阻

时间:2015-07-30 16:52:24本文内容及图片来源于读者投稿,如有侵权请联系xuexila888@qq.com 宁静 我要投稿

  “伏安法测电阻”中电流表的两种接法,在高中物理新教材中虽然讲述不多,只在习题中出现,可它非常重要。它不仅包含了欧姆定律和电路连接等知识,还有利于培养学生实验系统误差分析的能力。学生对这部分知识往往感到原理简单易懂,但做题时常常顾此失彼,原因是对知识没有理解透彻,对方法没有及时整理和小结。我结合自己的教学实践,针对学生的问题,现分析总结如下:

  首先,要明确系统误差。

  要理解两种接法中的测量值究竟是哪部分电路的阻值。有人会说:当然是待测电阻的阻值。实际上,那是把“电压表看成断路、电流表看成短路”理想情况下的结果。而电压表电阻不是无穷大,电流表内阻不是零,正因为这样,两种接法才会造成误差。如下图所示:

  图甲是电流表外接法,由于电压表的分流作用,电流表的读数就是电压表和待测电阻并联电路的总电流,当然电压表的读数是电压表和待测电阻并联电路的电压,所以外接法测量值是电压表和待测电阻并联总电阻,即R测=RV并Rx。显然,当Rx<

  图乙是电流表内接法,由于电流表的分压作用,电压表的读数就是电流表和待测电阻串联电路的总电压,当然电流表的读数是电流表和待测电阻串联电路的电流,所以内接法测量值是电压表和待测电阻串联总电阻,即R测=RA串Rx。显然,当Rx>>RA时,误差较小。

  其次,在不同情况下,选择合适的接法以减小系统误差。

  (1)器材若是一只电压表、一只电流表,而且待测电阻和电表内阻都知大概数值情况下,则选择合适接法,以减小系统误差。如果Rx<>RA,用内接法。

  (2)器材若是一只电压表、一只电流表,但待测电阻和电表内阻都不知大概数值情况下,则可用试触法,即先后用两种接法。如果电流表读数变化不明显,则说明电压表的分流作用引起误差较小,则宜用外接法;如果电压表读数变化不明显,则说明电流表的分压作用引起误差较小,则宜用内接法。

  (3)器材若是一只电压表、一只电流表,且一只电表内阻已知情况下,不妨用(1)中方法,因为可以消除系统误差。如果已知电压表内阻,在外接法中所求电阻为RV并Rx,则可求出准确的Rx,即电压表的分流作用引起的误差可消除,所以选用外接法;如果已知电流表内阻,在内接法中所求电阻为RA串Rx,则可求出准确的Rx,即电流表的分压作用引起的误差可消除,所以选用内接法。

  (4)器材若是两只电压表或两只电流表,且一只电表内阻已知准确值,则该表可当作另外一只表。如给两只电压表,则内阻已知的电压表的读数除以其内阻,即为通过它的电流,所以它可当电流表用;如给两只电流表,则内阻已知的电流表的读数乘以其内阻,即为它两端的电压,所以它可当电压表用,所以选择电流表内外接法同(3)。

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