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伏安法则电阻时无论电流表内接还是外接都存在誤差,但误差的来源不同,内接时误差来源于电流表的的分压作用,外接时误差来源于电压表的分流作用。在这类问题中为减小系统误差,以便实验结果更接近真实值,我们就必须对电流表内接和外接做出合适的选择。本人认为可依据以下几种方法做出合理的选择。
方法一:阻值比较法
将待测电阻的阻值(Rx)和电压表内阻 (RV)、电流表内阻(RA)分别进行比较:
1.若Rx< 2.若Rx>>RA应用电流表内接法
例1:已知电压表内阻RV=2.5KΩ,电流表内阻RA=0.1Ω。用伏安法测电阻测未知电阻的阻值,若未知电阻的阻值约为0.5Ω时,应用电流表的 接法可提高精确度。
分析:为提高精确度可用阻值比较法判断电流表内接还是外接,由于RA>>RX,可快速判断用电流表外接法。
方法二:临界值计算法
在内外接法相对误差相等时,有RA/RX=RX/RA,所以:RX=(RA< 1.当RX>(即RX为大电阻)时用内接法;
2.当Rx<(即RX为小电阻)时用外接法;
3.当Rx=时内外接法均可。
如果RA与RV间的关系不是RV>>RA关系,则当:
1.RV/RX>RX/RA时用电流表外接法;
2.当RV/RX 例2:已知电流表内阻RV=5KΩ,电流表内阻RA=1Ω,待测电阻阻值约为10Ω,用伏安法测待测电阻的阻值,应用电流表的 接法可提高精确度。
分析:RV/RX=500 RX /RA=10
故RV/RX>RX/RA应用电流表外接法。
方法三:试触法
如图所示,让电压表的一根接线p先与a点接触,记下此时电压表与电流表的示数为U1,I1,再让p与b点接触,再记下此时电压表与电流表的示数为U2,I2。
1.若△U/U1>△I/I1,说明电流表的分压作用较为明显,应用电流表的外接法;
2.若△U/U1<△I/I1,说明电压表的分流作用较为明显,应用电流表的内接法;
3.若△U/U1=△I/I1,则二种方法均可。
说明:△U=-U1-U2- △I =-I1-I2-
例3:同学用伏安法则一个未知电阻的阻值,他先将电压表接a点,读得电压表与电流表的示数分别为U1=3.0V,I1=3.0mA,然后将电压表接在b点,读得电压表与电流表的示数分别为U2=2.9VI2=4.0mA如上图所示:可知电压表因接到 点误差较小。
分析:△U=-U1-U2-=0.1v,△I=-I1-I2-=1.0Ma,△U/U1=
0.1/3=1/30,△I/I1=1/3△U/U1<△I/I1可知电压表分流作用的明显,应用电流表的内接法
只要理解了伏安法测电阻规律并加以灵活应用,伏安法测电阻中电流表内外接的选择就变得简单了。
(作者单位:甘肃省兰州市第三十四中学)
方法一:阻值比较法
将待测电阻的阻值(Rx)和电压表内阻 (RV)、电流表内阻(RA)分别进行比较:
1.若Rx<
例1:已知电压表内阻RV=2.5KΩ,电流表内阻RA=0.1Ω。用伏安法测电阻测未知电阻的阻值,若未知电阻的阻值约为0.5Ω时,应用电流表的 接法可提高精确度。
分析:为提高精确度可用阻值比较法判断电流表内接还是外接,由于RA>>RX,可快速判断用电流表外接法。
方法二:临界值计算法
在内外接法相对误差相等时,有RA/RX=RX/RA,所以:RX=(RA<
2.当Rx<(即RX为小电阻)时用外接法;
3.当Rx=时内外接法均可。
如果RA与RV间的关系不是RV>>RA关系,则当:
1.RV/RX>RX/RA时用电流表外接法;
2.当RV/RX
分析:RV/RX=500 RX /RA=10
故RV/RX>RX/RA应用电流表外接法。
方法三:试触法
如图所示,让电压表的一根接线p先与a点接触,记下此时电压表与电流表的示数为U1,I1,再让p与b点接触,再记下此时电压表与电流表的示数为U2,I2。
1.若△U/U1>△I/I1,说明电流表的分压作用较为明显,应用电流表的外接法;
2.若△U/U1<△I/I1,说明电压表的分流作用较为明显,应用电流表的内接法;
3.若△U/U1=△I/I1,则二种方法均可。
说明:△U=-U1-U2- △I =-I1-I2-
例3:同学用伏安法则一个未知电阻的阻值,他先将电压表接a点,读得电压表与电流表的示数分别为U1=3.0V,I1=3.0mA,然后将电压表接在b点,读得电压表与电流表的示数分别为U2=2.9VI2=4.0mA如上图所示:可知电压表因接到 点误差较小。
分析:△U=-U1-U2-=0.1v,△I=-I1-I2-=1.0Ma,△U/U1=
0.1/3=1/30,△I/I1=1/3△U/U1<△I/I1可知电压表分流作用的明显,应用电流表的内接法
只要理解了伏安法测电阻规律并加以灵活应用,伏安法测电阻中电流表内外接的选择就变得简单了。
(作者单位:甘肃省兰州市第三十四中学)