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电压表内阻的测量方法

时间:2016-8-7 9:34:44

1 伏安法
  原理 电路如图1所示,设电压表和电流表的示数分别为U、I,用r表示是电压表V的内阻.则有r=UI.
  误差分析 从原理上讲,没有误差.但由于电压表的满度电流(电压表满偏时对应的电流)很小,会造成电流表偏转很小,从而产生很大的读数误差.
  南京家教改进在电压表上并联一个定值电阻或电阻箱,作为分流电阻,从而使电流表有较大的示数,如图2所示.设电压表和电流表的示数分别为U、I,定值电阻或电阻箱的阻值为R,则有
  r=UIR-UR.
  2 串伏法
  原理 电路如图3所示,设电压表V和电压表V1的示数分别为U、U1,内阻分别用r和r1表示,则有r=UU1r1.
  对器材的要求 要求已知电压表V1的内阻,另外,两表满度电流相近.
  创新点拨 由于已知电压表V′的内阻,故电压表V′相当于一只电流表,如图4所示.
  3 并伏法
  原理 电路如图5所示,设电压表V和电压表V1的示数分别为U、U1,R是电阻箱的阻值,电压表V的内阻用r表示,则有
  r=UU1-UR.
  对器材的要求 要求电压表V′比V的量程稍大或差不多.
  创新点拨 由于能求出加在电阻箱上的电压,故能求出通过它的电流,电阻箱在这里相当于一个电流表.如图6所示.
  例题 量程为3 V的电压表,其内阻约为3 kΩ,现要求测出该电压表内阻的值,并有尽可能高的测量精确度,现有下列器材
  请选用给定的一些器材,设计两种易于操作的实验方案,画出实验电路,简要说明需要测量的物理量并写出测量结果的表达式.
  复习与解
  方案Ⅰ 由于待测电压表的满度电流约为3 V/3 kΩ=1.0 mA,故可以选择伏安法,电路如图7所示.
  闭合电键,调节R2,使电压表V和电流表A1示数均较大,读出它们的示数分别计作U和I,则电压表内阻为r=UI.
  方案Ⅱ 由于电源内阻很小,而电压表内阻约为3 kΩ,所以把电压表串联一个电阻接到电源上,电源的路端电压可认为等于电源的电动势,这种方法相当于前面讲到的并伏法,电路如图8所示.
  闭合电键,调节R4,使电压表V示数较大,读出其示数为U,读出电阻箱的阻值R4,则电压表的内阻为r=UE2-UR4.
  练习 现有器材如下:电池E:电动势3 V,内阻约1 Ω;电压表V1:量程30 V,内阻约为30 kΩ;电压表V2:量程3 V,内阻约为3 kΩ;电压表V3:量程2.5 V,内阻约为2.5 kΩ;电阻箱R1:最大阻值9999.9 Ω,阻值最小改变量为0.1 Ω;滑动变阻器R2:最大阻值为50 Ω;电键S,导线若干.
  (1)用如图9所示的电路,测定其中某只电压表的内阻.实验中,要读出电阻箱的阻值R1,两只电压表的示数U、U′,请用所测物理量写出所测电压表内阻的表示式rg=________________________________________.
  (2)在题中所给的三只电压表中,能用如图所示电路较准确地测出其内阻的电压表是________________________________________.
  参考答案 (1)因为R1与电压表串联,电流相等,故有U′-UR1=Urg,即rg=UU′-UR1.
  (2)本实验采用并伏法测电压表内阻,要求待测电压表V的量程,不能比电压表V′的量程大得太多,否则会造成电压表V′示数过小.故能较准确测出内阻的电压表是:电压表V2和电压表V3.
  通过对电流表、电压表内阻的测量的方法的探究,我们不难得到几点启示:
  启示一:在已知电压表内阻时,电压表可以当电流表用,如串伏法测电压表的内阻时,电压表等同于电流表;已知电流表内阻时,电流表可当电压表用,如并安法测电流表内阻时,电流表等同于电压表.
  启示二:在已知电阻箱或定值电阻的电压时,电阻箱或定值电阻可以当电流表使用,如并伏法测电压表的内阻;在已知电阻箱或定值电阻的电流时,电阻箱或定值电阻可以当电压表使用,如串安法测电流表内阻.
  启示三:伏安法是创新的基础.

作者:不详 来源:网友发布
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