歐姆表的原理

1、（一）電流表內(nèi)阻測量的幾種方法靈敏電流表是用來測定電路中電流強度且靈敏度很高的儀表。它有三個參數(shù)：滿偏電流、滿偏時電流表兩端的電壓和內(nèi)阻。一般靈敏電流表的為幾十微安到幾毫安，為幾十到幾百歐姆，也很小。 將電流表改裝為其他電表時要測定它的內(nèi)阻，根據(jù)提供的器材不同，可以設(shè)計出不同的測量方案。練習(xí)用多種方法測定電流表的內(nèi)阻，可以培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性、創(chuàng)造性、 實驗設(shè)計能力和綜合實驗技能。本節(jié)課擬談幾種測定電流表內(nèi)阻的方法。1.半偏法這種方法教材中已做介紹。中學(xué)物理實驗中常測定J0415 型電流表的內(nèi)阻。此型號電流表的量程為，內(nèi)阻約為，實驗電路如圖1 所示。操作要點：按圖1 連好電路，斷開，閉合，調(diào)節(jié)

2、變阻器R，使待測電流表G的指針滿偏。再將也閉合，保持變阻器R 接在電路中的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表G的指針半偏。讀出電阻箱的示值，則可認(rèn)為。實驗原理與誤差分析：認(rèn)為閉合后電路中的總電流近似不變，則通過電阻箱的電流近似為。所以電流表內(nèi)阻與電阻箱的示值近似相等。實際上閉合后電路中的總電流要變大，所以通過電阻箱的電流要大于，電阻箱的示值要小于電流表的內(nèi)阻值。為了減小這種系統(tǒng)誤差， 要保證變阻器接在電路中的阻值，從而使 S 閉合前后電路中的總電流基本不變。R 越大，系統(tǒng)誤差越小，但所要求的電源電動勢越大。實驗中所用電源電動勢為 8 12V，變阻器的最大阻值為左右。2.電流監(jiān)控法實驗中若不具備上述條

3、件，可在電路中加裝一監(jiān)控電流表，可用與被測電流表相同型號的電流表。電源可用干電池， R用阻值為的滑動變阻器，如圖2 所示。實驗中，先將 斷開，監(jiān)控表 的示值 。再接通而 的示值不變。這時電阻箱成的系統(tǒng)誤差。接通，調(diào)節(jié)變阻器R 的值，使被測電流表G指針滿偏，記下，反復(fù)調(diào)節(jié)變阻器R 和電阻箱，使 G的指針恰好半偏，的示值即可認(rèn)為等于G的內(nèi)阻。這樣即可避免前法造用圖 2 所示電路測量電流表被測電流表 G的示值 、監(jiān)控表G的內(nèi)阻，也可不用半偏法。將開關(guān)的示值 、電阻箱的示值、，則可根據(jù)均接通，讀出計算出電流表G的內(nèi)阻。3.代替法按圖 3 所示連接電路，G為待測電流表，為監(jiān)測表，為單刀單擲開關(guān)，為單刀雙

4、擲開關(guān)。先將撥至與觸點1 接通，閉合，調(diào)節(jié)變阻器R，使監(jiān)測表指針指某一電流值 （指針偏轉(zhuǎn)角度大些為好），記下這一示值。再將單刀雙擲開關(guān)撥至與觸點2 接通，保持變阻器 R 的滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱，使監(jiān)測表恢復(fù)原來的示值，則可認(rèn)為被測電流表 G的內(nèi)阻等于電阻箱的示值。用這種方法，要求監(jiān)測表的示值要適當(dāng)大一些，這樣靈敏度較高，測量誤差較小。4. 電壓表法原則上得知電流表兩端的電壓U 和通過它的電流I ，就可以利用計算出它的內(nèi)阻。但若測量J0415 型電流表的內(nèi)阻，滿偏時它的電壓才是，用 J0408 型電壓表的3V量程測量， 指針才偏轉(zhuǎn)一個分度。這樣因讀數(shù)會引起很大的偶然誤差。所以不宜用一般電壓表

5、直接測量電流表兩端的電壓?？捎萌鐖D4 所示電路，將待測電流表G與電阻箱串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器和電阻箱，使電流表和電壓表的指針均有較大的偏轉(zhuǎn)，讀出電壓表的示數(shù)U、電流表的示值I 和電阻箱的示值，則據(jù)得出電流表的內(nèi)阻。電源要用2 節(jié)干電池，電壓表用3V 量程，用最大阻值為左右的變阻器。5.用內(nèi)阻、量程已知的電流表代替電壓表按圖 5 連接電路， G為待測內(nèi)阻的電流表，的干電池一節(jié)，R 為阻值為幾十歐姆的滑動變阻器。為內(nèi)阻、量程已知的標(biāo)準(zhǔn)電流表，E 為調(diào)節(jié)變阻器R，使兩電流表的指針均有較大的偏轉(zhuǎn)。讀出電流表的示值，設(shè)其內(nèi)阻；讀出被測電流表G的示值，則據(jù)可得出電流表G的內(nèi)阻值。（二

6、）電壓表內(nèi)阻測量的幾種方法電壓表內(nèi)阻的測量是近年來高考的熱點和亮點，其實電壓表內(nèi)阻的測量和一般電阻的測量一樣， 所不同的就是電壓表可提供自身兩端的電壓值作為已知條件。 因此，在測量電壓表內(nèi)阻的實驗中， 要靈活運用所學(xué)過的實驗方法， 依據(jù)實驗原理和實驗儀器， 按照題設(shè)要求和條件進行合理的測量。1. 利用伏安法測量電壓表是測定電路兩端電壓的儀器，理想電壓表的內(nèi)阻可視為無限大，但實際使用的電壓表內(nèi)阻并不是無限大。為了測量某一電壓表的內(nèi)阻，給出的器材有：A. 待測電壓表（，內(nèi)阻在之間）；B.電流表（）；C.滑動變阻器；D. 電源（的干電池兩節(jié)）；E.開關(guān)和若干導(dǎo)線。利用伏安法數(shù) U 和電流表示數(shù)I 即

7、可，由于滑動變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于被測內(nèi)阻值，數(shù)據(jù)，利用作圖法求電壓表的內(nèi)阻，應(yīng)選用滑動變阻器分壓式電路，電路如圖，測量電壓表示為了滿足多測幾組1 所示。2. 利用歐姆表測量歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，已知歐姆表刻度盤上中央刻度值為“20”，現(xiàn)用歐姆表測量一個內(nèi)阻約為幾千歐的電壓表，實驗中應(yīng)把歐姆表選擇開關(guān)調(diào)至×100 擋，若歐姆表的讀數(shù)如圖 2 所示，則該電壓表內(nèi)阻阻值為。3.利用半偏法測量方法一： 用如圖 3 所示電路測量量程為1V 的電壓表的內(nèi)阻（在之間）。提供的器材還有：A. 滑動變阻器，最大阻值； B.電阻箱，最大阻值，阻值最小改變量為； C. 電池組：電動勢約6?

8、V，內(nèi)阻可忽略不計；D. 導(dǎo)線和開關(guān)。實驗方法和步驟是：斷開開關(guān)S，按圖 3 連接好電路；把滑動變阻器的觸頭P 滑到端；將電阻箱的阻值調(diào)到零；閉合開關(guān)S；調(diào)節(jié)滑動變阻器R 的阻值，使電壓表指針達(dá)到滿偏；調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表指針達(dá)到半偏，讀出此時電阻箱的阻值，即為電壓表的內(nèi)電阻的測量值。方法二： 量程為 3V 的電壓表V 的內(nèi)阻約為，要求測出該電壓表內(nèi)阻的精確值，實驗中提供的器材有：A. 阻值范圍為到的電阻箱； B. 開路電壓約為5V，內(nèi)阻可忽略不計的電源E； C. 導(dǎo)線若干和開關(guān)。實驗電路如圖4 所示，由于電源的電動勢沒有準(zhǔn)確給出，先調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表指針指在中間刻度線，記下電阻箱

9、的阻值，有再調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使指針指在滿偏刻度，記下電阻箱的阻值由串聯(lián)分壓規(guī)律：，解式得4. 利用已知電動勢的電源和電阻箱測量量程為 3V 的電壓表， 其內(nèi)阻約為，現(xiàn)要求測出該電壓表內(nèi)阻，實驗器材有： 電源，電動勢，內(nèi)阻不計；變阻器R，阻值范圍，額定電流；開關(guān)和導(dǎo)線若干， 實驗電路如圖5 所示，由于電源的電動勢準(zhǔn)確給出，只需調(diào)節(jié)R 記下阻值，讀出對應(yīng)的電壓值U，由串聯(lián)分配規(guī)律可得：。5. 利用電流表和定值電阻測量實驗電路如圖6 所示，圖中E 為電源（電動勢為4V）， R 為滑動變阻器（最大阻值為），為已知定值電阻（阻值為）， A 為電流表（量程為）， V 為一個有刻度但無刻度值的電壓表（量程約

10、3V，內(nèi)阻約），現(xiàn)要測電壓表V 的內(nèi)阻。實驗步驟如下：閉合開關(guān)、，調(diào)節(jié) R的滑動觸頭使電壓表V 滿偏，設(shè)滿偏電壓為，讀出電流表A 示數(shù)為，有閉合，斷開，調(diào)節(jié) R 的滑動觸頭使電壓表V 滿偏，讀出電流表A 示數(shù)為，有聯(lián)立式，可得電壓表內(nèi)阻6. 利用電壓表和電阻箱測量實驗室提供的器材有：A.電池 E：電動勢約6V，內(nèi)阻約；B. 電壓表：量程 3V，內(nèi)阻約為；C. 電壓表：量程，內(nèi)阻約為；D. 電阻箱：最大阻值，阻值最小改變量為；E. 滑動變阻器：最大阻值為； F. 開關(guān)和導(dǎo)線若干。要求用如圖7 所示的電路測定電壓表的內(nèi)阻，當(dāng)開關(guān)S 閉合時，調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱。根據(jù)串聯(lián)電路電壓分配原理有：，可得

11、。?（三）如何消除半偏法的系統(tǒng)誤差半偏法是測量電壓表和電流表內(nèi)阻的常用方法之一，但該法存在比較大的系統(tǒng)誤差，那么如何消除該法的系統(tǒng)誤差呢1. 對半偏法測電壓表內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差的消除（ 1）實驗步驟：半偏法測電壓表內(nèi)阻的實驗原理圖如圖1 所示，實驗時先將電阻箱R 的阻值置于零，接著調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)達(dá)到滿偏電壓，然后調(diào)節(jié)R 使電壓表的示數(shù)為，讀出此時R的阻值記為，由串聯(lián)電路的分壓作用可知，電壓表的內(nèi)阻。（ 2）誤差分析：圖 1 可等效為圖2，當(dāng)，電壓表滿偏時，有。由閉合電路的歐姆定律可知R即當(dāng)R 變大時，電阻兩端的電壓已大于電壓表的滿偏電壓，所以當(dāng)電壓表的讀數(shù)為時， R兩端的電壓已大于

12、， R 的讀數(shù)已大于電壓表的內(nèi)阻，測量值偏大。（ 3）系統(tǒng)誤差的消除要消除該實驗的系統(tǒng)誤差，可采用圖3 所示的實驗方案。實驗時反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱 R，使標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)始終為待測電壓表V 的滿偏電壓，而待測電壓表V 的示數(shù)為，然后讀出電阻箱R的阻值，系統(tǒng)誤差便得到消除，即。2. 對半偏法測電流表內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差的消除（ 1）實驗步驟：半偏法測電流表內(nèi)阻的原理圖如圖4 所示，實驗時先將開關(guān)斷開、閉合，接著調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)達(dá)到滿偏電流。然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱R，使電流表的示數(shù)為，讀出此時R的阻值，記為，由并聯(lián)電路的分流作用可知，電流表的內(nèi)阻為。（ 2）誤差分析：當(dāng)開關(guān)閉合后，電路中的總電阻變小，由閉合電路歐姆定律可知，此時電路中的總電流變大，即電路中的電流不再是電流表的滿偏電流，當(dāng)