两种半偏法测电阻

半偏法测电阻和测电源电动势及其内阻的测量误差1、半偏法测电阻测电流表内阻和测电压表内阻都可以用半偏法，《限流半偏法》（滑动变阻器R01限流法连接：因为测量电路的等效电阻太小）（测量结果偏小）（1）实验原理如图1所示，其中R01为滑动变阻器，R′为电阻箱，G为待测电表。

（2）实验操作顺序①按原理图连结好电路，断开S1、S2，将R01阻值调到最大；②合上S1，调节R01，使电表G达到满偏；③保持R01阻值不变，再合上S2，调节R′，使G达到半偏；④断开S1，记下R′的阻值；⑤在R01>>R′时，G表的内阻R g=R′。

（3）误差分析本实验是在R01>>R′的情况下，并入R′后，对总电阻影响很小，即认为干路电流仍等于I g时，R g=R′。

但实际上并入R′后，总电阻减小，干路电流I>I g，通过R′的电流I R'>I g/2，因此，R g>R′。

所以测量值比真实值偏小，而且R g越小，测量误差越小。

下面结合实验步骤用图示详细说明：实验操作顺序①按原理图连结好电路（如半偏法误差分析用图1所示），断开S1、S2，将R01阻值调到最大；（为了说明电流的变化情况在干路中有多连了一块相同的电流表G2，待测表为G1）②合上S1，调节R01，使电表G1达到满偏；此时另一块电流表G2的指针位置也在满刻度处（如半偏法误差分析用图2所示）③保持R01阻值不变，再合上S2，调节R′，使G1达到半偏（如半偏法误差分析用图3所示）；此时另一块电流表G2的指针位置由于并入R′已经越过了满刻度处（如半偏法误差分析用图4所示）④断开S1，记下R′的阻值；⑤在R01>>R′时，G1表的内阻R g=R′。

显然此时通过R′的电流I R'>I g/2，因此，R g>R′。

《分压半偏法》（滑动变阻器R02分压法连接：因为测量电路的等效电阻太大，测量结果偏大）（1）实验原理如图2所示，其中R为滑动变阻器，R′为电阻箱，V为待测电表。

电流半偏法和电压半偏法测电阻教学目标1.理解电流半偏法和电压半偏法的实验原理图。

2.会进行电流半偏法和电压半偏法测电阻的误差分析。

3.通过讲解，让学生体会半偏法测量电阻的思路。

4.会处理半偏法或类似半偏法测电阻的相关试题。

教学重难点1.会进行电流半偏法和电压半偏法测电阻的误差分析。

2.会处理半偏法或类似半偏法测电阻的相关试题。

教学过程一．电流半偏法测电阻1.实验原理图2.实验操作顺序（1）按原理图1连接好电路，断开S1和S2，将R阻值调到最大；（2）闭合S1，调节R，使电流表达到满偏；（3）保持R阻值不变，闭合S2，调节R’，使电流表达到半偏；（4）断开S1，记下R’的阻值；（5）在R________(选填“远大于”或“远小于”)R’时，R g=R’。

3.误差分析测量值比真实值偏_______(选填“大”或“小”)二．电压半偏法测电阻1.实验原理图2.实验操作顺序（1）按原理图2连接好电路，断开S，调节R’，使R’=0；（2）闭合S，调节R，使电压表达到满偏；（3）保持R阻值不变，调节R’，使电压表达到半偏；（4）断开S，记下R’的阻值；（5）在R________(选填“远大于”或“远小于”)R’时，R v=R’。

3.误差分析测量值比真实值偏_______(选填“大”或“小”)例1．某同学想将满偏电流I g=100μA、内阻未知的微安表改装成电压表．（1）该同学设计了图甲所示电路测量该微安表的内阻，所用电源的电动势为4V．请帮助该同学按图甲所示电路完成实物图乙的连接______．（2）该同学先闭合开关S1，调节R2的阻值，使微安表的指针偏转到满刻度；保持开关S1闭合，再闭合开关S2，保持R2的阻值不变，调节R1的阻值，当微安表的指针偏转到满刻度的23时，R1的阻值如图丙所示，则该微安表内阻的测量值R g=_____Ω，该测量值_____（填“大于”“等于”或“小于”）真实值．（3）若要将该微安表改装成量程为1V的电压表，需_____（填“串联”或“并联”）阻值R0=_____Ω的电阻．练习1．小宇在进行电表的改装时，从实验室取了一块内阻未知，量程为200μA的电流计．小宇首先设计了如图所示的电路测量该电流计的内阻，已知电源为内阻可忽略不计的学生电源．（1）小宇在测量电流计的内阻时，进行了如下的操作：小宇将可调电阻1R 、2R 的阻值调至最大，仅闭合电键1S ，调节电阻箱1R ，同时观察电流计直到读数为200μA 为止；然后___________________；（填序号）A ．保持电键1S 闭合，闭合电键2S ，同时调节电阻箱1R 、2R ，直到电流计读数为100μA 为止，记下电阻箱2R 的阻值B ．保持电键1S 闭合，闭合电键2S ，仅调节电阻箱2R ，直到电流计读数为100μA 为止，记下电阻箱2R 的阻值（2）通过（1）操作，若2100R =Ω，则电流计的内阻为______；（填序号） A ．50Ω B ．100Ω C ．200Ω D ．300Ω（3）在（1）的过程中，当电流计的读数为200μA 时，电阻箱1R 的读数不足最大值的一半．为了使测量的电流计的内阻更精确，下列正确的是______；（填序号） A ．应将1R 调换成另一个阻值更大的电阻箱 B ．应将1R 调换成最大值为原来12的电阻箱 C ．将电源的电压加倍 D ．将电源的电压减为原来的12（4）通过分析可知，电流计内阻的测量值__________（填“大于”“等于”或“小于”）实际值； （5）根据以上测量的数据，如果将该电流计改装成量程为3 V 的电压表，则应将该电流计_____（填“串联”或“并联”）一定值电阻，该定值电阻的阻值为_________Ω．例2．某同学利用图甲所示电路测量一量程为3mA的直流电流表的内阻R A(约为110Ω)。

两种半偏法测电阻1 限流半偏法（1）实验原理如图1所示，其中R为电位器（或滑动变阻器），R′为电阻箱，G为待测电表。

（2）实验操作顺序①按原理图连结好电路，断开S1、S1，将R阻值调到最大；②合上S1，调节R，使电表G达到满偏；③保持R阻值不变，再合上S2，调节R′，使G达到半偏；④断开S1，记下R′的阻值；⑤在R>>R′时，R g=R′。

（3）误差分析本实验是在R>>R′的情况下，并入R′后，对总电阻影响很小，即认为干路电流仍等于I g时，近似认为R g=R′。

但实际上并入R′后，总电阻减小，干路电流I>I g，通过R′的电流I R'>I g/2，因此，R g>R′。

所以测量值比真实值偏小，而且R g越小，测量误差越小。

2 分压半偏法（1）实验原理如图2所示，其中R为滑动变阻器，R′为电阻箱，V 为待测电表。

（2）实验操作顺序①连结电路，断开S，并将滑片置于最右端，调节R′=0；②合上S，调节滑动变阻器R，使电表达到满偏；③保持滑片位置不动，调节电阻箱R′的阻值，使电表半偏；④断开S ，记下R′的读数；⑤在R R′时，R v=R′。

（3）误差分析本实验是在R<<R′的情况下，串入R′后，对回路总电阻影响很小，可以忽略不计，即分压部分的电压保持不变，所以当电表半偏时，认为：R v=R′。

实际上串入了R′之后，并联部分的电阻增大，分得的电压增加了，R′两端的电压U R′>U g/2，因此，R′>R v。

所以测量值大于真实值，而且R v 越大，测量误差越小。

综上所述，用半偏法测电表内阻时，一般需要一个滑动变阻器和电阻箱，而且滑动变阻器的电阻与待测电阻悬殊较大。

当待测电阻阻值远大于滑动变阻器的总电阻时，用分压半偏法，测量值偏大；当待测电阻远小于滑动变阻器的总电阻时，用限流半偏法，测量值偏小。

简记为“大大小小”（即测大电阻，用分压半偏，测量值偏大；测小电阻，用限流半偏，测量值偏小）。

实验二：半偏法测电流表、电压表内阻1. 用半偏法测电流表的内阻步骤： （1）先将R 调到最左端，闭合S 1，断开S 2，调节R 使电流表满偏；（2）使R 不变，闭合S ２调节电阻箱'R 使电流表指到满刻度的一半；（3）此时电阻箱'R 的读数即为电流表的内阻A R ．误差分析：测量结果偏 。

减小误差的方法：电源要尽可能的选择 。

例1.在把电流表改装成电压表的实验中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，其主要操作步骤如下：①接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度；②再接通S2，调节R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半；③读出R2的阻值，即认为电流表的内阻rg=R2现备有如下器材：A ．电流表（量程0～100μA ，内阻约为100Ω）B ．电阻箱（范围0～10Ω）C ．电阻箱（范围0～9999Ω ）D ．电阻箱（范围0～99999Ω ）E ．电源（电动势3V ，内阻不计）F ．电源（电动势6V ，内阻不计）G ．开关和若干导线（1）电路图中R1应选 ，R2应选 ．电源应选 （填入所选器材的字母代号）（2）实验中读得R2的阻值为100Ω，若将此电流表改装成量程为3V 的电压表，应 联一个阻值为 Ω的电阻．2.用半偏法测电压表的内阻步骤： （1）先将R 调到最左端，R /阻值调到零，闭合S 1和 S 2，调节R 使电压表满偏；（2）使R 不变，断开S ２调节R / 使电压表指到满刻度的一半；（3）此时电阻箱R / 的读数即为电压表的内阻R V ．误差分析：测得电压表内阻偏 ．减小误差的方法：滑动变阻器选择阻值 的。

例 2 电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下：待测电压表（量程3V ，内阻约为3000Ω），电阻箱R0（最大阻值为99999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值100Ω，额定电流2A ），电源E （电动势6V ，内阻不计），开关两个，导线若干．（1）虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．（2）根据设计的电路写出步骤 ；（3）将这种方法测出的电压表内阻记为Rv ′，与电压表内阻的真实值Rv 相比，Rv ′ Rv （填“＞”“＝”或“＜”），主要理由是 ．1.一电流表的量程标定不准确，某同学利用如图1所示电路测量该电流表的实际量程Im．所用器材有：量程不准的电流表A1，内阻r1=10.0Ω，量程标定为5.0mA；标准电流表A2，内阻r2=45.0Ω，量程1.0mA；标准电阻R1，电阻为10.0Ω；滑动变阻器R，总电阻为300.0Ω；电源E，电动势3.0V，内阻不计；保护电阻R2；开关S；导线．回答下列问题：（1）开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至端．（2）开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表A1满偏；若此时电流表A2的读数为I2，则A1的量程Im= ．（3）若测量时，A1未调到满偏，两电流表的示数如图2所示，从图中读数A1的示数I1= ，A2的示数I2= ；由读出的数据计算得Im= ．（保留3位有效数字）2.现有一量程为 3V的电压表，内阻约为 3kΩ．为了较准确地测量其内阻，在没有电流表的情况下，某同学设计了如图1所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内电阻。

实验：半偏法测电阻一、半偏法测量电流表的内阻（测小电阻） 1. 测量原理电路图如图所示，第一步，闭合1S ，调节1R 使电流表指针满偏；第二步，保持1R 不变，再闭合2S ，调节电阻箱2R ，使电流表指针半偏，读出2R 的值，则2R R g 。

2. 误差分析：当闭合1S 并使电路电流为g I 时，闭合2S ，电路总电流大于g I ，故闭合2S 后，通过电流表的电流为2g I 时，通过2R 的电流大于2g I 。

由于2R 与电流表并联，故2R <g R .为减小实验误差，应使1R 远大于g R ，这样由于2R 的并入对电路中的电流影响不大。

3.注意事项（1）电阻箱2R 不能用滑动变阻器替代。

（2）1R 远大于g R 本质上指的是滑动变阻器接入电路中的阻值远大于g R 。

（3）在保证电路正常工作时，E 尽量选大一些。

二、半偏法测量电压表的内阻（测大电阻） 1. 测量原理实验电路图如图所示，第一步，闭合开关S 之前，将电阻箱R 的阻值调到零，滑动变阻器'R 的滑片P 滑到左端。

第二步，闭合开关S ，调节滑片P 的位置使电压表示数为满刻度0U 。

第三步，保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表示数为021U （半偏）， 读取电阻箱的阻值R ，则有V R =R 。

2. 误差分析考虑到实际情况，当把电压表示数调为满刻度0U 后，再调电阻箱阻值，使电压表示数变为021U 时，加到电压表与R 两端的电压值实际已超过0U ，即此时电阻箱两端的电压值已大于021U 。

因此R >V R ,即测V R >真V R ,此种方法测量值偏大。

应使'R 远小于V R 。

3.注意事项（1）电阻箱R 不能用滑动变阻器替换。

（2）'R 远小于V R 本质上指的是'R 与并联的部分的阻值远小于V R 。

（3）在保证电路正常工作时，E 尽量选大一些。

综上所述，当待测电阻阻值远大于滑动变阻器的总电阻时，用电压半偏法，测量值偏大；当待测电阻远小于滑动变阻器总电阻时，用电流半偏法，测量值偏小。

半偏法测电表内阻及误差分析2019-05-24⽤电表指针半偏法测定电表内阻的典型实验有两个，⼀个是测电流表的内阻，另外⼀个是测电压表的内阻。

⼀、半偏法测电流表的内阻1.实验电路本实验的⽬的是测定电流表的内阻，实验电路如图1所⽰，实验中滑动变阻器采⽤限流连接，电流表和电阻箱并联。

2.实验原理与步骤①断开S2，闭合S1，调节R0，使电流表的⽰数满偏为Ig；②保持R0不变，闭合S2，调节电阻箱R，使电流表的⽰数半偏为；③电流表与电阻箱并联，则可得电阻箱的读数即为电流表的内阻，即RA=R。

3.误差分析电阻箱接⼊后导致回路总电阻增⼤，则通过电源的电流减⼩，由闭合电路欧姆定律可知电阻箱与电流表并联部分电压增⼤，通过电流表与电阻箱的总电流⼤于电流表的满偏电流Ig，则当电流表的电流为时，通过电阻箱的电流⼤于，电阻箱的阻值⼩于电流表的阻值，即电流表的测量值偏⼩。

当R0>>RA时，电阻箱接⼊前后，回路总电阻变化较⼩，测量误差⼩。

此⽅法⽐较适⽤于测量⼩阻值的电流表的内阻，且测量值偏⼩。

⼆、半偏法测电压表的内阻1.实验电路本实验的⽬的是测量电压表的内阻，实验电路如图2所⽰，滑动变阻器采⽤分压连接，电阻箱和电压表串联。

2.实验原理与步骤①断开开关S，按电路图连接好电路；②把滑动变阻器R的滑⽚P滑到b端；③将电阻箱R0的阻值调到零；④闭合开关S；⑤移动滑动变阻器R的滑⽚P的位置，使电压表的指针指到满偏的位置；⑥保持滑动变阻器R的滑⽚P位置不变，调节电阻箱R0的阻值，使电压表指针指到半偏位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值。

3.误差分析该实验中，电阻箱接⼊后回路总电阻增⼤，由闭合电路欧姆定律可得电阻箱与电压表串联部分的电压⼤于电压表的满偏电压Ug，此时，电压表半偏时，加在电阻箱的电压⼤于，则电阻箱的读数⼤于电压表的阻值，即电压表内阻的测量值偏⼤。

当电压表的阻值远⼤于滑动变阻器的最⼤值时，电阻箱接⼊前后对回路总电阻的影响较⼩，测量误差较⼩。

半偏法是一种用于测量电表内阻的方法,常见的有“电流半偏法”和“电压半偏法”,下面对这两种方法分别进行研究。

1.电流半偏法及其误差分析1.1实验目的；电流半偏法用于测量电阻较小的电表的内阻。

1.1测量方法；如图所示,电流计G其内阻Rg待测,所用仪器有电源E。

滑动变阻器R 采用限流式。

电阻箱R` 与电流计并联。

两个开关 S1串联在干路。

S2与电阻箱串联。

具体的实验过程；首先断开开关S1和S2,把滑动变阻器的滑片滑到R得最右端,然后闭合开关S1,向右移动滑片,使电流计G的指针刚好达到满偏,再闭合开关S2,接着缓慢调节电阻箱的阻值,使电流计的指针恰好指到一半刻度处,即半偏位置,这时“读出”电阻箱的阻值就是待测电流计内阻的测量值。

1.3器材选取；① R~必须用电阻箱,电阻箱的选择,只要它能调出与电流表内阻相当的电阻即可；②R可以用滑动变阻器,也可以用大阻值的电阻箱。

当电阻箱接入时,维持总电流几乎不变是至关重要的,因为这时才可以说两条支路上各有一半电流。

为此：R的实际阻值应远大于电流表的内阻 R＞100Rg ,才能做到总电流几乎不变。

即R＞＞Rg③因： ,在实验中,Ig、Rg都是一定的,为保证R＞100 Rg,因此电源电动势应越大越好。

1.4误差分析；要求电阻箱的并入,使干路电流变化不大,这种电路只适合于测量小内阻的电流表,同时电阻箱的电阻也较小。

事实上,无论怎样,电阻箱的并入,使得干路电路略微变大,不再是原来的干路电流,而电流表半偏的时候流过的电流是原来干路电流的一半,这样流过电阻箱的电流就要比半偏值稍大一点,根据并联分流原理,电阻箱的阻值要比电流表的内阻稍小一点,因此测量值小于真实值。

例题 2007年全国卷Ⅱ22。

2 有一电流表A,量程为1mA,内阻rg约为100Ω。

要求测量其内阻。

可选用的器材有：电阻箱R0,最大阻值为99999。

9Ω；滑动变阻器甲,最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙,最大阻值为2kΩ；电源E1,电动势约为2V,内阻不计；电源E2,电动势约为6V,内阻不计；开关2个,导线若干。