安培表内接法的探究

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  摘 要:伏安法测电阻是高中物理教学中一个最为基本和常用的实验方法。高中物理教学中采取安培表内接法,电流表不是理想仪表,有一定的阻值,在接入测试电路中不可避免 地要分压,从而改变被测电路的状态,产生系统误差。如何减小电流表内阻的影响,获得准确的测量值,本文对安培表内接法测电阻产生误差的原因进行分析。
  關键词:安培表内接法;数据处理;误差分析
  电阻测量的最基本方法是伏安法,其基本原理是部分电路的欧姆定律,即用伏特表测出电阻两端的电压,用安培表测出流过电阻的电流,根据R=U/I测算出电阻。但由于实际的安培表的电阻不可能等于零,故采用安培表的内接法,存在测量的系统误差。那么能否用安培表的内接法准确测出待测电阻的阻值呢?为此必须首先搞清安培表内接法测电阻的误差原因,然后从原因入手分析。
  1 实验目的
  探究安培表内接法中,电阻箱接入不同阻值,通过与测量值对比,分析产生的误差大小,探究安培表内接法的误差来源。
  2 实验仪器
  稳压电源、毫安电流表、伏特表、电阻箱、开关、导线若干。
  3 实验方法:安培表内接法
  4 实验电路图
  5 实验步骤与内容
  (1)按照原理作出安培表内接电路图(图1),并连接好电路。
  (2)分别调节电阻箱阻值,记录此时安培表、伏特表读数,并填入表格。
  (3)进行数据处理,并分析。
  6 数据记录
  8 误差分析
  从图2所示的安培表内接电路(简称“内接法”)图中不难看出,安培表中测出的电流等于流过待测电阻的电流,而伏特表测出的电压并不等于待测电阻两端的电压,而是等于待测电阻两端的电压与安培表两端电压之和即UV=Ux UA>Ux ,待测电阻Rx的阻值等于Rx两端的电压与通过Rx的电流的比值即Rx=,由于电流表测量值准确,但电压表测量值偏大 ,导致了电阻测量值与真实值相比偏大,即 R测 > R真,可见安培表内接法测电阻的误差主要是由于安培表的分压引起的(安培表存在内阻),其测量值实际上测量的是待测电阻与安培表内阻串连之和R测=Rx RA,若要能准确测出待测电阻的阻值,只要测出安培表的内阻,即可测算出待测电阻的准确阻值即R测=Rx-RA。
  9 结语
  物理是一门以观察和实验为基础的学科,实验教学是物理知识教学的基础。伏安法测电阻是中学阶段简单的测电阻实验,但也是一个重要实验,而安培表的内接法又是这一实验的难点,因此弄清安培表的内接法,可减小有关伏安法测电阻实验误差。
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