例析测量电表内阻的几种方法(下)

◇　山东　吴　强　毛慧颖

(作者单位：山东省泰山中学)



例析测量电表内阻的几种方法(下)

◇山东吴强毛慧颖

2　非常规方法

2.1半偏法

1) 测电压表内阻.

图9

(1) 图9虚线框内为某同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整.

(2) 根据设计的电路,写出实验步骤____________．

图10

(2) 移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小.闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表指针满偏.保证滑动变阻器的滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏，读取电阻箱所示的电阻值,即为测得的电压表内阻．

(3) >.断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路的总电阻增大,分得的电压也增大,此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故

2) 测电流表内阻.

图11

(1) 实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为________(填步骤的字母代号);

A合上开关S2;

B分别将R1和R2的阻值调至最大;

C记下R2的最终读数;

D反复调节R1和R2的阻值,使○G1的示数仍为I1,使○G2的指针偏转到满刻度的一半,此时R2的最终读数为r;

E合上开关S1;

F调节R1使○G2的指针偏转到满刻度,此时○G1的示数为I1,记下此时○G1的示数.

(2) 仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的○G2内阻的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”);

(3) 若要将○G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出须在○G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS=________.

(3) 若要将○G2的量程扩大为I,需并联一个分流电阻RS,○G2满偏时通过分流电阻RS的电流应为I-I1,此时分流电阻RS两端的电压与○G2的满偏电压相等,为I1r,所以RS=I1r/(I-I1)．

2.2等效替代法

测电表内阻时,将待测电表视为一个待测电阻,利用单刀双掷开关分别把待测电表和电阻箱接入同一电路中(电路的其他部分必须为完全相同)．若使电路中总电流相同,则待测电表的内阻与电阻箱接入电路的相应阻值相等,这种测电阻的方法叫等效替代法．

图12

(1) 将S拨向接点1,接通S1,调节____,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时____的读数I;

(2) 然后将S拨向接点2,调节____,使____,记下此时RN的读数;

(3) 多次重复上述过程,计算RN读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值．

(2) 将S拨向2,保持R0不变,调节电阻箱RN,使标准电流表A0的示数仍为原来的值I,记下此时RN的读数,则微安表头的内阻等于电阻箱RN此时的示数.

(3) 为减小偶然误差,要多次重复上述过程,要计算RN读数的平均值．

2.3欧姆表法

多用电表可以用来测电阻、电压及电流,但测量误差较大．测量电表内阻时,可将待测电表等效为一未知电阻,可直接用多用电表的欧姆档测得电表内阻．这样便可以利用伏阻法或安阻法测得多用电表对应欧姆档电源的电动势和内阻．

1) 欧姆表测电压表的内阻与对应欧姆档电源的内阻.

图13

(1) 将多用电表档位调到电阻“×1 k”档,再将红表笔和黑表笔________,调零点．

(2) 将图13中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2)端相连,黑表笔连接另一端．

(3) 将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图14所示,这时电压表的示数如图15所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V．

图14　　　　　　　　　　　图15

图16

(4) 调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为0．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V．从测量数据可知,电压表的内阻为________kΩ．

(5) 多用电表电阻档内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路组成,如图16所示．根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为________V,电阻“×1 k”档内部电路的总电阻为________kΩ．

(2) 多用表测量时电流从红表笔流入,由黑表笔流出,所以红表笔应与接线柱1连接．

(3) 欧姆表读数时,指针所处的位置最小格代表1 kΩ,所以读数时要估读到下一位,即15.0×1 kΩ=15.0 kΩ;电压表最小刻度表示0.1 V,所以要估读到0.01 V,即3.60 V.

(4) 滑动变阻器接入电路中的阻值为0,所以欧姆表测量的是电压表的内阻为12.0 kΩ;

2) 欧姆表测电流表的内阻与对应欧姆档电源的内阻.

图17

完成下列填空:

(1) 仪器连线如图17所示(a和b是多用电表的2个表笔)．若2电表均正常工作,则表笔a为________(填“红”或“黑”)色．

(2) 若适当调节电阻箱后,图17中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图18～20所示,则多用电表的读数为________Ω,电流表的读数为________mA,电阻箱的读数为________Ω．

图18　　　　　　　　　　　　图19

图20

(3) 将图17中多用电表的2表笔短接,此时流过多用电表的电流为________mA．(保留3位有效数字)

(4) 计算得到多用电表内电池的电动势为________V．(保留3位有效数字)

(2) 多用电表读数为R=14.0Ω;电流表读数为I=53.0mA;电阻箱读数为

4×1Ω+6×0.1Ω=4.6Ω．

(4) 设多用电表内阻为r,已知外电路电阻为R=14.0Ω,多用电表接外电路时E=I(r+R),多用电表2表笔短接时E=I0r,联立解得多用电表内电池的电动势E=1.54V．

总之,测量电表内阻的方法颇多,在诸测量方法中,首先都要把待测电表等效为可读出自身电压或电流的特殊电阻,然后根据题目中提供的仪器的参量及电学实验的安全、准确、方便的原则,利用欧姆定律和闭合电路的欧姆定律设计原理,智慧地选择恰当的方法予以测量,以提升实验探究能力，培养实验素养．

(作者单位：山东省泰山中学)