伏安法测电阻之电流表内接外接法

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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 U

R =

,得V

R I I U +=测R ,

而R

I 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V

A 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

V

A 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 11

U I U I 1I I U V V V V

R

V V

R V V +=+=+=+=

R V

R 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 A

A

R 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 V

R 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V

A R R R >

时,用外接法(大电阻用外接法),当

V

A R R R <时用内接法,V

A 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U

ΔU

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

U

ΔU

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。 在本题中,通过计算或者口算可以知道电流的变化率比较大(误差大),所以说明这个电阻可以定义为“大电阻”,用内接法,故用(b )测得的数据,算得Ω=700R ,用内接法因为所得到的U 比电阻实际两端的电压大,故测量的结果偏大,选D

三. 利用试触法确定内、外接法

当RRRxVA、、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,

如果

IIU

U

,说明电压表内阻带来的影响大,即电阻跟电压表的电阻相差较小,属于“大电阻”,应采用内接法,如果UUI

I

,说明电流表内阻带来的影响大,即电阻跟电流表的电阻相差较小,属于“小电阻”应采用外接法。

四. 应用举例

例: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。

解析:比较(a)、(b)两图的电压读数,可知电压变化UV01.,UU

01271

27

..,电流的变化ImA1,

II15,可见IIU

U

,即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大,即说明所测电阻Rx是一个大电阻,故应采取电