电流表的内接和外接
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用试触法判断电流表内接和外接的依据一.问题的提出在讲伏安法测电阻时,需要判断电流表是选择内接还是外接。
若不知道待测电阻的大约值,无法比较x AR R 与vx R R 的大小时,可采用电压表测试法(即试触法)并根据电流表、电压表示数变化大小来确定,具体方法如下:连接电路时把电压表一端接入电路中,另一端导线预留,如图1所示,移动电压表的预留端,先后与a ,b 两点接触,使电流表进行外、内接改变,同时观察两表示数的变化情况。
设预留端接触a ,b 时, 电流表示数分别为a I ,b I 电压表示数分别为a U ,b U 则当aba aba U U U I I I ->-时,选用“内接法”;当a ba aba U U U I I I -<-时,选用“外接法”。
(很多资料都是这样介绍的)当a ba aba U U U I I I ->-时,电流表示数相对变化明显些,说明测量的是大阻值电阻,于是选择内接。
当aba aba U U U I I I -<-时,电压表示数相对变化明显些,说明测量的是小阻值电阻。
这似乎是理所当然的事,没有人会怀疑,但是这样判断的真实依据是什么?直接比较哪个表示数相对变化明显些,真的就能准确判断内外接吗?另外在比较哪个表示数相对变化明显些时,这些变化是相对于哪种接法时电表的示数,即是当aba aba U U U I I I ->-时还是当bba bba U U U I I I ->-时就能判断电流表应选择内接法?本文就此展开分析讨论,不妥之处,还望同行批准斧正。
二.问题的解决1.电流表由外接到内接时,电流表及电压示数变化设电源电动势为E ,内阻为r ,R 为接入电路中滑动变阻器的阻值,图1电流表外接时电路中的总电阻:R r R R R R R R A xv xv ++++=外,令R r r +=0,所以0r R R R R R R A x v x v +++=外 0r R R R R R ER E I A xv x v a +++==外内接时:00)(r R R R R R R R R R R r R R R R R R R vAx v AA x v x v A x v A x v ++++++=++++=内外R < Ax v v Ax v A x v A x v v b R R R R r R R R R R R ER R R R R E I ++++++=++=)(内 vA xA x R R R r R R r E)(00++++=所以:b a I I >,即电流表由外接到内接时电流表示数减小。
图甲图乙电流表的内外接法一、师生交流合作:探究一、电流表的内外接法1、原理:部分电路的欧姆定律,即利用电压表和电流表测出电阻两端的电压U 和通过的电流I ,根据欧姆定律可得R=U/I 。
2、电路图: (1)内接法:电流表和待测电阻接在电压表两接线柱内测,如图甲所示;(2)外接法:电流表接在含待测电阻的电压表两接线柱外侧,如图乙所示;3、误差分析:(1)内接法:如图甲所示,电流表所测电流为通过R x 的电流真实值,电压表所测电压却是R x 和电流表的电压,即U 测=U x +U A ,则R 测=U 测I 测=R x +R A >R x ,要想使得R 测接近于R x ,就必须让电流表分得的电压U A 尽可能的小,那么只需要满足R x >>R A 即可。
(2)外接法:如图乙所示,电压表所测电压为Rx 的电压真实值,电流表所测电流却是Rx 和电压表的电流,即I 测=Ix+Iv ,则R 测=U 测I 测=R x R V R x +R V <R x ,要想使得R 测接近于R x ,就必须让电压表分得的电流I v 尽可能的小,那么只需要满足R x <<R v 即可。
4、内外接法的选择(1)阻值比较法:R x >>R A 时,—— ;R x <<R v 时,—— 。
(2)比值比较法:当x R >V A R R 时,采用 ;当xR <V A R R 时,采用 。
(3)试触发:当R R R x V A 、、大小都不知道时,可用试触法确定内、外接法。
如下图所示的电路,空出电压表的一个接线头,用该接线头分别试触M 、N 两点,观察两电表的示数变化情况,电压表右端与M 相接时两表的示数为),(11I U ,电压表右端与N 相接时两表的示数为),(22I U , 如果121I I I ->121U U U -,说明电压表内阻带来的影响大,即 变化较大,应采用内接法, 如果121I I I -<121U U U -,说明电流表内阻带来的影响大,即 变化较大,应采用外接法。
内接法和外接法的选择在伏安法测电阻的实验中,什么时候选择电流表的外接法,什么时候选择电流表的内接法?选择的根本原则:对于同一个电阻,哪一种接法的相对误差小就选哪一种故要通过计算相对误差来进行选择,因为每次做题时不可能都进行相对误差的计算,故需要总结简单的规律,下次有需要时直接用这个规律进行解题。
一. 误差的产生原因无论是用外接法还是用内接法,所测得的R 测都会与R 真之间存在误差,即是:无论用哪一种接法,真测R ≠R用外接法时,电压表的示数就是待测电阻两端的电压,但电压表有电流流过(大小设为V I ),即电流表的示数是流过电压表和R 的总电流,并不是流过待测电阻的真实电流,根据I UR =,得VR I I U +=测R ,而RI U =真R 故用外接法时,测得的电阻值会比实际的电阻值小同理,用内接法时,电压表测得的电压会比待测电阻两端的电压大,故用此法测得的电阻值会比实际的电阻值大 二.可用粗略的方法来判断用内接法还是外接法根据上面的误差产生原因的分析可知,用外接法时误差的产生原因是电压表有电流流过,但当流过电压表的电流很小很小时,这种误差是可以直接忽略的,也就是说流过电压表的电流很小很小的时候,这种情况下应该选用外接法?那么什么情况下电压表的电流很小到可以忽略?首先“很小”时相对流过待测电阻的电流而言的,因为电压表和电阻是并联的,由并联电路的电流规律可知,当R R V >>的时候(小电阻情况),绝大部分的电流都是流过R 的,也就是说流过电压表的电流小到可以忽略,此时应用外接法反之,如果R 和V R 相差不大(大电阻情况),电流表分别内接和外接时的差别就会比较大,比如:假如R R V=,电流表外接时的示数是2A 的话,内接时的电流就只有1A ,相对误差高达50%,这时候只能选择内接。
上面介绍的这种判断方法都是以待测电阻R 的大小作为参考的,当R 远远小于R V 的的时候就用外接(当R 为小电阻时),当R 和R V 相差不大的时候就用内接(当R 为大电阻时),但R 多大才算大,多少才算小,是以VA R R 作为对比参考的,当V A R R R >时,此时的R 才算是“R 和V R 相差不大”,以下会说到VA R R 是怎么得出来的三.相对误差计算及规律归纳相对误差计算公式:真真测真实值真实值示值R |R -||-|R =(1)外接法:真真真测R R R R R 1R 11U I U I 1I I U V V V VRV VR V V +=+=+=+=R VR R +=-+==真真真真真真真真测相对误差R R R |R R R R |R |R -R |V V(2)内接法A A V R I U +=+==真测R I U U R AAR 真真真测相对误差R R R |R -R |A==令两种接法的相对误差相等,则有:V A A V A A VR R R R R R R R R R R R 2≈+=⇒=+真真真真真(真实情况下由于A R 的值很小,而且真R 也不会很大,所以真R R A 的大小可以忽略)则有,当VA R R R >时,用外接法(大电阻用外接法),当VA R R R <时用内接法,VA R R R =时两法皆可四.用试触法确定用内接还是外接方法说明:以上的判断方法都是以知道V R ,R ,A R 的大小为基础的,但如果不知道以上的参数时如何判断?判断的原理还是根据误差的大小来进行判断如下题:有一未知的电阻Rx ,为较准确的测出其阻值,先后用如图3(a )、(b )两种电路进行测试,利用(a )测的数据为“2.7V 、5.0mA ”,利用(b )测的数据为“2.8V 、4.0mA ”, 那么,该电阻测的较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是( ) A. 560,偏大 B. 560,偏小 C. 700,偏小 D. 700,偏大解题:由题目可知,分别用两种方法测量时,得到的电压和电流的值都不一样,这时候就需要计算电压和电流谁的变化大了,即是比较I ΔI 和UΔU的大小,若前者大时,则说明电压表的分流是比较多的(R 和V R 相差不是很大,属于大电阻情况),这时候只能用内接,若UΔU比较大,则说明R 和A R 是相近的(或者说R 和A R 一样是小电阻),所以才会造成电流表的分压比较多的情况,此时为了准确测量R 的电阻值,就不能用内接了。
外接法、内接法判断公式在咱们物理电学实验中啊,有个特别重要的知识点,那就是外接法和内接法的判断公式。
这俩家伙可让不少同学感到头疼呢!咱们先来说说外接法。
外接法呢,简单来讲就是电压表直接并在电阻和电流表两端。
这时候,它的判断公式是:当 Rx <√(RA × RV)时,采用外接法测量电阻更准确。
这里的 Rx 就是咱们要测量的电阻,RA 是电流表的内阻,RV 是电压表的内阻。
我记得之前给一个学生讲这个知识点的时候,那可真是费了好大的劲。
这孩子一直瞪着大眼睛,一脸迷茫地看着我。
我就给他举了个例子,说这就好比你要去菜市场买水果。
假如水果的价格差异很小(相当于电阻较小),那你就别太纠结于一点点的价格差别(测量误差小),随便选一家买就行(用外接法)。
这孩子听完,似懂非懂地点了点头。
接下来再聊聊内接法。
内接法就是电流表直接串在电阻和电压表之间。
它的判断公式是:当 Rx >√(RA × RV)时,采用内接法测量电阻更准确。
还是说回那个学生,我给他布置了几道相关的练习题,结果他错得一塌糊涂。
我就又重新给他讲解,把这个内接法比作是你去一家很贵的水果店买特别贵的水果(电阻较大),这时候就得精挑细选,好好比较价格(测量误差大,要精确测量),不然就亏大了(测量不准确)。
咱们来仔细琢磨琢磨这两个判断公式。
外接法适用于测量小电阻,因为电压表的分流作用相对较小,对测量结果的影响不大。
而内接法适用于测量大电阻,因为电流表的分压作用相对较小。
在实际做题的时候,可别死记硬背这两个公式,得理解其中的道理。
比如说,给你一个具体的电路,让你判断该用外接法还是内接法,你就得先分析电阻的大小,再看看电流表和电压表的内阻,然后再决定用哪种方法。
总之啊,外接法和内接法的判断公式虽然有点复杂,但只要咱们多做几道题,多想想其中的道理,就一定能掌握好!别被它们吓住,就像咱们面对生活中的困难一样,勇敢地去面对,总能找到解决的办法!相信大家都能在电学实验这一块取得好成绩!。
电流表怎么判断内接或外接,条件是什么?知道的麻烦告诉下
悬赏分:0|提问时间:2010-10-17 20:18 |提问者:ggc92
推荐答案
(1)电流表外接时,由于电压表的分流作用,测得通过电阻的电流值大于真实值,根据实验测得的电阻值小于真实值。
电流表内接时,由于电流表的分压作用,测得电阻两端的电压值大于真实值,
根据实验测得的电阻值大于真实值。
为什么会出现这种误差呢?归根结底,都是源于电压表、电流表本质上都是电阻。
那么,我们在实验中该如何选取电流表的连接方式呢?应该是选取误差小的那一种连接。
到底那一种连接方式误差较小呢?
(2)外接时,当电压表的分流作用很小时,误差较小。
此时应满足RV(电压表电阻)>>RX(待测电阻)。
此时RX可视为小电阻。
内接时,当电流表的分压作用很小时,误差较小。
此时应满足待测电阻RX>>RA (电流表电阻)。
此时RX可视为小电阻。
总结为一句话:小电阻外接,大电阻内接。
(记住大内高手,大电阻内接)
记住这句话就ok啦,现在对这方面要求没那么难。
或许你有这样的疑问,那么什么可视为大电阻,什么可视为小电阻?
理论推导出来的结论:
(1)当RX>(RVRA)^(此为开根号意思),大电阻,内接;
(2)当RX<(RVRA)^(此为开根号意思),小电阻,外接;
(3)当RX=(RVRA)^(此为开根号意思),内外接均可。
此处详细理论推导网上百度一下!
标题为:电流表内、外接法选择依据的理论分析。