恒定电路

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电流表内接法与外接法

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内接法与外接法的概念

初中物理课本上都认为电表是理想的,可实际问题并非如此。在我们使用电流表、电压表测量电阻(以及其他实验)时,就不得不考虑如何减小实验误差。

在高中物理恒定电路章节中,利用伏安法测量电阻的实验里,我们讲到了内接法与外接法,在这里做一个详细的表述。

电流表内接法与外接法并不难理解,我们来看两幅图:

电流表内接法与外接法

左图中,电流表在电压表接线柱的“外侧”,我们称之为外接法

而右图中,电流表在电压表的“内部”,我们将这种方法称之为内接法

总之,内接法与外接法指的是电流表相对于电压表的位置。

电流表内接法与外接法对所测电阻阻值的影响分析

(1)电流表内接法导致测量值比真实值大

如上图右图所示,电流表测量值为真实值,而电压表测量值比真实值要大,因为它测量的是Rx与电流表的总电压。这样,通过R=U/I来计算;所测量的结果就比真实值要大;因为分子变大了。

(2)电流表外接法导致测量值比真实值小

如上图左图所示,电流表测量值比真实值要大,因为它测量的是Rx与电压表的总电流,而电压表测量值为真实值。这样,通过R=U/I来计算;所测量的结果就比真实值要小;因为分母变大了。

高中物理网建议同学们在课下,分别画出上述两种测量模式下的U-I图来(R曲线图)。

电流表内接法与外接法读数

电流表内接法做实验,电流表测量值为真实值,而电压表测量值比真实值要大(为R与电流表两端电压之和);

电流表外接法做实验,电压表测量值为真实值,而电流表测量值比真实值要大(为R与电压表两条之路的电流之和)。

电流表内接法与外接法的选取

取参考量R=√(Ra*Rv);其中Rv、Ra分别代表的是实验中的电压表与电流表的阻值;实验题中待测电阻阻值为Rx;

当R>Rx的估计值时,我们认为参考量R的值较大,必然是Rv起到了主导作用(Rv的数值太大致使R较大),认为Rv比较理想,选择外接法。

当R<Rx的估计值时,我们认为参考量R的值较大,必然是Ra起到了主导作用(Ra的数值太小导致R偏低),认为Ra比较理想,选择内接法。

课堂上老师讲解速度很快,基本你能跟上,课下很容易忘。要想吃透这里,同学们需要借助上述两幅图,在课下多自己推导几遍,自己自主学习的效率和效果都是最好的。内接法,电流表处于电压表

内接法与外接法

内接法与外接法误差分析

若待测电阻R的阻值较小,采用外接法测出的阻值较为准确,误差较小;若待测电阻R阻值较大,采用内接法测出的阻值较为准确。

(1)采用外接法时

电流表中示数应是流过R的电流IR和通过电压表电流IV之和,即I=IR+IV,则R=U/I=U/(IR+IV)

引起误差的原因是电流I中增加了伏特计的分流电流IV,结果使测得的R数值比实际值要小些。但一般伏特许的内阻RV较大,大约在几千欧姆左右,如果待测电阻R比电压表内阻RV小得多,即R〈〈RV,则根据并联分流的性质,通过电压表的电流IV很小,可以忽略不计,认为I= IR,因此测量结果较为精确。

相对误差为:

外接法误差分析

电压表的内阻越大,相对误差越小。

(2)采用内接法时

电压表示数U等于R两端电压UR和电流表两端电压UA之和U=UR+UA,即,则

内接法与外接法

引起误差的原因是电压U中增加了电压表分压电压UA,结果使测得的R值比实际值要大些。如果待测电阻R的阻值比电压表的内阻RA大得多,即R>>RA,根据分压性质,UA可以忽略不计。认为U= UR,测出的结果较为精确。

相对误差为:

内接法误差分析

可见电流表的内阻越小,相对误差越小。

待测电阻的阻值大小是相对于所用仪表的内阻来说的。量程大的电流表内阻小,量程小的内阻大;量程大的电压表内阻大,量程小的内阻小。但量程大的电表每小格表示的安培数或伏特数较大,对于很小的电流和电压读不出较准确的值来。

参考文献

闭合电路欧姆定律http://gaozhongwuli.com/zt/omdl/470179.html

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