一、電流表內(nèi)接法與外接法概念
電流表內(nèi)接法與外接法并不難理解,我們來看兩幅圖:
左圖中,電流表在電壓表接線柱的“外側(cè)”,我們稱之為外接法;
而右圖中,電流表在電壓表的“內(nèi)部”,我們將這種方法稱之為內(nèi)接法。
總之,內(nèi)接法與外接法指的是電流表相對(duì)于電壓表的位置。
二、電流表內(nèi)接法與外接法對(duì)所測(cè)電阻阻值的影響分析
(1)電流表內(nèi)接法導(dǎo)致測(cè)量值比真實(shí)值大
如上圖右圖所示,電流表測(cè)量值為真實(shí)值,而電壓表測(cè)量值比真實(shí)值要大,因?yàn)樗鼫y(cè)量的是Rx與電流表的總電壓。這樣,通過R=U/I來計(jì)算;所測(cè)量的結(jié)果就比真實(shí)值要大;因?yàn)榉肿幼兇罅恕?/p>
(2)電流表外接法導(dǎo)致測(cè)量值比真實(shí)值小
如上圖左圖所示,電流表測(cè)量值比真實(shí)值要大,因?yàn)樗鼫y(cè)量的是Rx與電壓表的總電流,而電壓表測(cè)量值為真實(shí)值。這樣,通過R=U/I來計(jì)算;所測(cè)量的結(jié)果就比真實(shí)值要小;因?yàn)榉帜缸兇罅恕?/p>
高中物理網(wǎng)建議同學(xué)們?cè)谡n下,分別畫出上述兩種測(cè)量模式下的U-I圖來(R曲線圖)。
三、電流表內(nèi)接法與外接法讀數(shù)
電流表內(nèi)接法做實(shí)驗(yàn),電流表測(cè)量值為真實(shí)值,而電壓表測(cè)量值比真實(shí)值要大(為R與電流表兩端電壓之和);
電流表外接法做實(shí)驗(yàn),電壓表測(cè)量值為真實(shí)值,而電流表測(cè)量值比真實(shí)值要大(為R與電壓表兩條之路的電流之和)。
四、電流表內(nèi)接法與外接法的選取
取參考量R=√(Ra*Rv);其中Rv、Ra分別代表的是實(shí)驗(yàn)中的電壓表與電流表的阻值;實(shí)驗(yàn)題中待測(cè)電阻阻值為Rx;
當(dāng)R>Rx的估計(jì)值時(shí),我們認(rèn)為參考量R的值較大,必然是Rv起到了主導(dǎo)作用(Rv的數(shù)值太大致使R較大),認(rèn)為Rv比較理想,選擇外接法。
當(dāng)R<Rx的估計(jì)值時(shí),我們認(rèn)為參考量R的值較大,必然是Ra起到了主導(dǎo)作用(Ra的數(shù)值太小導(dǎo)致R偏低),認(rèn)為Ra比較理想,選擇內(nèi)接法。
課堂上老師講解速度很快,基本你能跟上,課下很容易忘。要想吃透這里,同學(xué)們需要借助上述兩幅圖,在課下多自己推導(dǎo)幾遍,自己自主學(xué)習(xí)的效率和效果都是最好的。內(nèi)接法,電流表處于電壓表
五、內(nèi)接法與外接法誤差分析
若待測(cè)電阻R的阻值較小,采用外接法測(cè)出的阻值較為準(zhǔn)確,誤差較小;若待測(cè)電阻R阻值較大,采用內(nèi)接法測(cè)出的阻值較為準(zhǔn)確。
(1)采用外接法時(shí)
電流表中示數(shù)應(yīng)是流過R的電流IR和通過電壓表電流IV之和,即I=IR+I(xiàn)V,則R=U/I=U/(IR+IV)
引起誤差的原因是電流I中增加了伏特計(jì)的分流電流IV,結(jié)果使測(cè)得的R數(shù)值比實(shí)際值要小些。但一般伏特許的內(nèi)阻RV較大,大約在幾千歐姆左右,如果待測(cè)電阻R比電壓表內(nèi)阻RV小得多,即R〈〈RV,則根據(jù)并聯(lián)分流的性質(zhì),通過電壓表的電流IV很小,可以忽略不計(jì),認(rèn)為I= IR,因此測(cè)量結(jié)果較為精確。
相對(duì)誤差為:
電壓表的內(nèi)阻越大,相對(duì)誤差越小。
(2)采用內(nèi)接法時(shí)
電壓表示數(shù)U等于R兩端電壓UR和電流表兩端電壓UA之和U=UR+UA,即,則
引起誤差的原因是電壓U中增加了電壓表分壓電壓UA,結(jié)果使測(cè)得的R值比實(shí)際值要大些。如果待測(cè)電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻RA大得多,即R》》RA,根據(jù)分壓性質(zhì),UA可以忽略不計(jì)。認(rèn)為U= UR,測(cè)出的結(jié)果較為精確。
相對(duì)誤差為:
可見電流表的內(nèi)阻越小,相對(duì)誤差越小。
待測(cè)電阻的阻值大小是相對(duì)于所用儀表的內(nèi)阻來說的。量程大的電流表內(nèi)阻小,量程小的內(nèi)阻大;量程大的電壓表內(nèi)阻大,量程小的內(nèi)阻小。但量程大的電表每小格表示的安培數(shù)或伏特?cái)?shù)較大,對(duì)于很小的電流和電壓讀不出較準(zhǔn)確的值來。
六、電流表內(nèi)接法與外接法區(qū)別
電流表內(nèi)接法:測(cè)得的電流比電壓準(zhǔn)確
由于電流表與電阻串聯(lián),測(cè)得的電流就是通過電阻的電流,測(cè)得的電流準(zhǔn)確,但測(cè)得的電壓則是電阻和電流表串聯(lián)后的兩端電壓,對(duì)于測(cè)量電阻兩端的電壓而言,測(cè)得的電壓相對(duì)有誤差。
當(dāng)被測(cè)電阻阻值很大或電流表內(nèi)阻相對(duì)于電阻阻值很小時(shí),這種接法測(cè)量的電壓誤差相對(duì)較小。反之誤差會(huì)很大。
電流表外接法:測(cè)得的電壓比電流準(zhǔn)確
由于電壓表與電阻并聯(lián),測(cè)得的電壓就是電阻兩端的電壓,測(cè)得的電壓準(zhǔn)確,但測(cè)得的電流則是通過電阻和電壓表并聯(lián)的電流,對(duì)于測(cè)量通過電阻的電流而言,測(cè)得的電流相對(duì)有誤差。
當(dāng)被測(cè)電阻阻值很小或電壓表內(nèi)阻相對(duì)于電阻阻值很大時(shí),這種接法測(cè)量的流誤差相對(duì)較小。反之誤差會(huì)很大。
七、如何選擇內(nèi)接法與外接法
很多同學(xué)在學(xué)了伏安法測(cè)電阻后,分不清什么時(shí)候采用內(nèi)接法,什么時(shí)候采用外接法,僅是知道測(cè)大電阻用內(nèi)阻法,測(cè)小電阻用外接法,但在測(cè)量既不是很大也不是很小的電阻時(shí),就不清楚采用哪種接法才能使測(cè)量的誤差最小。下面就來談?wù)勗诜卜y(cè)電阻時(shí)內(nèi)接法與外接法的選擇。
一、誤差的產(chǎn)生原因
伏安法測(cè)電阻是根據(jù)部分電路歐姆定律來進(jìn)行測(cè)量的。它的測(cè)量值和真實(shí)值應(yīng)該是:
即使是測(cè)量十分準(zhǔn)確的電壓表和電流表,由于電壓表和電流表都有內(nèi)阻,導(dǎo)致了電阻的測(cè)量值和真實(shí)值存在誤差。
當(dāng)選用外接法(a)時(shí),電壓表與電阻并聯(lián),電壓表的讀數(shù)就是電阻兩端的電壓,但電流表測(cè)量的是通過電阻和電壓表的總電流,因此測(cè)量值要小于真實(shí)值,實(shí)際上測(cè)量的電阻值是電壓表內(nèi)電阻和電阻并聯(lián)的阻值。如果電阻Rx的值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻RV,電壓表分去的電流很小,這時(shí)電流表測(cè)量的電流就接近于通過電阻的電流,所以外接法適合于測(cè)小電阻。
當(dāng)選用內(nèi)接法(b)時(shí),電流表與電阻串聯(lián),電流表的讀數(shù)就是電阻的電流值,但電壓表測(cè)的是電阻和電流表的總電壓,所以測(cè)量值大于真實(shí)值,實(shí)際上測(cè)量的電阻值是電阻與電流表內(nèi)電阻串聯(lián)的總電阻值。如果電阻Rx的值遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻RA,電流表分去的電壓很小,這時(shí)電壓表測(cè)量的電壓就接近于電阻兩端的電壓,所以內(nèi)接法適合于測(cè)大電阻。
二、系統(tǒng)的相對(duì)誤差
由于外接法(a)測(cè)量的實(shí)際上是電阻和電壓表并聯(lián)的電阻,所以:
相對(duì)誤差=
內(nèi)接法(b)測(cè)量的實(shí)際是電阻與電流表的串聯(lián)電阻,所以:
相對(duì)誤差=
三、利用試觸法確定內(nèi)、外接法
評(píng)論
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