半偏法测电阻练习题
半偏法测电阻练习题
1、把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满偏电流I g为200μA，内阻估计在400～600Ω之间．
①按图(a)测定电流表G的内阻R g，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下：
(A)滑动变阻器(阻值范围0—200Ω)
(B)滑动变阻器(阻值范围0～175Ω)
(C)电阻箱(阻值范围0—999Ω)
(D)电阻箱(阻值范围0～99999Ω)
(E)电源(电动势6V，内阻0．3Ω)
(F)电源(电动势12V，内阻0．6Ω)
按实验要求，R最好选用______，R′最好选用_______，E最好选用_______．(填入选用器材的字母代号)
②假定由上述步骤已测出电流表内阻R g==500Ω，现在通过串联一个24．5kΩ的电阻把它改装成为一个电压表，此电压表的量程为
μ,欲将此表3、在把电流表改装为电压表的实验中,实验所用的电流表满刻度电流为200A
改装成量程为2V的电压表。
(1)为测出电流表的内阻,采用如图所示的电路原理图。请将
以下各实验步骤填写完整。
①依照电路原理图将实物连接成实验线路,开始时两电
键均断开。
②将R阻值调至最大,闭合电键_________,调节
________的阻值,使电流表达到满刻度。
③闭合_________,调节R'的阻值使电流表达到___________。
④读出R'的读数,即为电流表的内阻。
(2)实验完毕时,两个电阻箱读数如下图所示,
r=____Ω.这种方法测出的电
则电流表内阻
g
r比它的真实值_______(选填＂
流表的内阻
g
偏大＂、＂偏小＂或＂相等＂)
4、(1)为了测定电压表Vx的内阻，采用了如图所示的电路．其中：
V x是待测电压表，量程3V，内阻约3kΩ；
V是标准电压表，量程2V，内阻约2kΩ；R1是电阻箱，阻值范围是0—9999．9Ω；
R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；
E是电池组，电动势6V，内阻不计；
S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关．
①实验步骤如下：
(a)根据电路图，将器材正确地连接成实验电路．
(b)将开关S2扳到连接点a处，接通开关S1，调节滑动变阻器
R 2，使电压表V 的读数是1.50V
(c)断开开关S 1，将开关S 2扳到连接点b 处，接通开关S 1，保持__________不变，调节
_______________使电压表V 的读数是______________V ，则可以认为电阻箱R 1的阻值就等于电压表V x 的内阻．
(d)若此时电阻箱R 1各旋钮的位置如图所示，则电阻箱R 1的阻值是__________Ω，即为
待测电压表V x 的内阻．
②用本实验方法测得的电压表V x 的内阻值与电压表Vx 内阻的真实值相比较，测量值_________(填序号)． A ．偏大 B ．偏小 C ．准确
⑧上述实验中，闭合开关S 1和S 2后(先闭合S 2后闭合S 1)，无论怎样调节电阻箱R 1和滑动变阻器R 2，都要保证两个电压表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R 3应选用____________(填序号)。
A ． 4k Ω
B ． 3．33k Ω
C ． 2．4k Ω
D ． 1 k Ω 21．（18分） （1）甲同学根据图1所示电路采用“半偏法”测量一个量程为3V 的电压表内阻（约3k Ω）。 ①为使测量值尽量准确，在以下器材中，电阻箱R 应选用 ，
滑动变阻器R 0应选用 ，电源E 应选用 （选填器材前
的字母）。
A ．电阻箱（0～999.9Ω）
B ．电阻箱 (0～9999Ω)
C ．滑动变阻器（0～50Ω）
D ．滑动变阻器（0～2k Ω）
E ．电源（电动势1.5V ）
F ．电源（电动势4.5V ）
②该同学检查电路连接无误后，在开关S 1、S 2均断开的情况下，先将R 0的滑片P 调至a 端，然后闭合S 1、S 2，调节R 0，使电压表指针偏转到满刻度，再断开开关S 2，调节R 的阻值，使电压表指针偏转到满刻度的一半。如果此时电阻箱R 接入电路中的阻值为3150Ω，则被测电压表的内阻测量值为 Ω，该测量值 实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。
（2）乙同学将一个电流计○
G 改装成量程为3V 的电压表。该电流计○G 内部由表头和定值电阻r 串联组成，其中表头电阻r g =100Ω，r 约为几千欧。为确定该电
流计○
G 的满偏电流I g 和r 的阻值，他采用如图2所示电路进行测量。 实验中使用的电源电动势E =3.0V ，电阻箱R 的最大阻值为9999Ω。具体操作步骤如下：
a ．将滑动变阻器R 0的滑片P 调到a 端，电阻箱接入电路的阻值R
调到5000Ω；
b ．闭合S ，仅调节R 0使电流计○
G 满偏，记录此时电阻箱接入电路的阻值R 和电压表的示数U ； V
R
G
P S E
图2
a b
R 0
V
R R 0
S 1 S 2 E P a
b U /V
1.5
2.0 2.5
3.0
+
+
+ +
+
c ．断开S ，将滑动变阻器R 0的滑片P 再次调到a 端，将电阻箱接入电路的阻值R 减小1000Ω；
d ．重复步骤b 、c ，直到将电阻箱接入电路的阻值R 调为0Ω，断开S ，结束实验。
根据实验测量出的多组数据绘制电压表示数U 随电阻箱接入电路中的阻值R 变化的图像，如图3所示。
①现有如下三种量程的电压表，在该实验中为使电压的测量值尽可能准确，电压表应选用的量程为 （选填器材前的字母）。
A ．0~15 V
B ．0~3V
C ．0~0.5V ②根据上述实验数据绘制出的图像，并考虑实验中存在的误差，可以推测出该表头的满偏电流I g 以及定值电阻r 的值应为 。（选填选项前的字母） A ．30μA ，2.4k Ω B ．300μA ，5.0k Ω C ．300μA ，2.4k Ω
D ．30μA ，5.0k Ω
③乙同学参考②中判断的结果，他若将电流计○G 联（选填“串”或“并”）一个阻值为 k Ω的电阻，就可以将该电流计○
G 改装成量程为3V 的电压表。 21．（18分）
（1）①B ；C ；F （各2分）②3150；略大于（各2分） （2）①B （2分）② C （2分）③串；7.5（各2分）
14、如图1所示，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量 （填选项前的序号），间接地解决这个问题。 A ．小球开始释放高度h B ．小球抛出点距地面得高度H C ．小球做平抛运动的射程 （2）图1中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置P ，测量平抛射程OP 。然后，把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m 2相碰，并多次重复。
接下来要完成的必要步骤是 。（填选项前的符号） A ．用天平测量两个小球的质量m 1、m 2 B ．测量小球m 1开始释放高度h
M N
h
H m 1
m 2
图1
O M
P N
35.20cm
44.80cm 55.68cm
C ．测量抛出点距地面的高度H
D ．分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、N
E ．测量平抛射程OM 、ON
（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_______________（用②中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为 （用②中测量的量表示）。
（4）经测定，m 1=45.0g ，m 2=7.5g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图2所示。碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′，则p 1∶p 1′= ∶11；若碰撞结束时m 2的动量为p 2′,则p 1′∶p 2′=11∶__ __。
实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值
'
+'211
p p p 为________。
（5）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据，分析和计算出被撞小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为___ _cm 。
7（2）甲、乙两位同学在“验证牛顿第二
定律”实验中，使用了如图3所示的实验装置。 ①实验时他们先调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动，这样做的目的是 。
②此后，甲同学把细线系在小车上并绕过
定滑轮悬挂若干配重片。在小车质量一定的
情况下，多次改变配重片数量，每改变一次就释放一次小车，利用打点计时器打出记录小车运动情况的多条纸带。图4是其
中一条纸带的一部分，O 、A 、B 、C 为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出。打点计时器接
在频率为50Hz 的交流电源上。通过对纸带的测量，可知小车运动过程中的加速度大小为 m/s 2
（保留2位有效数字）。
③根据多条纸带的数据，甲同学绘制了小车加速度与小车所受拉力（测量出配重的重力作为小车所受拉力大小）的a-F 图象，如图5
所示。由图象可知 。（选填选项前的字母）
A ．当小车质量一定时，其加速度与所受合外力成正比
B ．当小车所受合外力一定时，其加速度与质量成反比
C ．小车的质量约等于0.3kg
D ．小车的质量约等于3.3kg
④乙同学在实验时，因配重片数量不足改用5个质量为20g 的钩码进行实验。他首先将钩码全部挂上，用打点计时器打出记录小车运动情况的纸带，并计算出小车运动的加速度；之后每次将悬挂的钩码
取下一个并固定在小车上，重复多次实验，且每次实验前均调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动。根据测得的数据，绘制出小车加速度与悬挂的钩码所受重力的关系图线。关于这一图线下列说法
0.6
0.2 0.4
F
a/m ﹒s -2
0.8 图8 图4
O A B C 2.86 6.21
10.06 单位: cm 纸带 打点计时器
图3 若干配重片
垫木
错误的是 。（选填选项前的字母）
A ．可由该图线计算出小车和5个钩码质量之和
B ．只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时，该图线才是一条直线
C ．无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量，该图线都是一条直线
⑤在做实验时，乙同学已补偿了打点计时器对小车的阻力及其它阻力。在处理数据时，
他以小车的加速度的倒数a 1为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M 为横轴，描绘出a 1
-M 图
象，图3中能够正确反映a 1
-M 关系的示意图是__________。
24．（20分）如图11（a ）为一研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器（电阻不计）能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t 图像。平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，导轨平面与水平方向夹角θ=30°。轨道上端连接一阻值R =1.0Ω的定值电阻，金属杆MN 的电阻r =0.5Ω，质量m =0.2kg ，杆长L =1m 跨接在两导轨上。在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，闭合开关S ，让金属杆MN 从图示位置由静止开始释放，其始终与轨道垂直且接触良好。此后计
算机屏幕上显示出如图11（b ）所示的I-t 图像（g 取10m/s 2
）。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B 的大小和在t =0.5s 时电阻R 的热功率； （2）估算0~1.2s 内通过电阻R 的电荷量及在R 上产生的焦耳热；
24.
（20分）
图3
M O a
1 O a 1 O a 1 O a 1
A B C D
M M M 0 I /A 图11（b ）
图11（a ） 电流 传感器
计算机
数据 采集器 B θ θ R m
M N
S
图3为潮汐发电的示意图。左侧是大海，中间有水坝，水坝下装有发电机，右侧是水库。当涨潮到海平面最高时开闸，水由通道进入海湾水库，发电机在水流的推动下发电，待库内水面升至最高点时关闭闸门；当落潮到海平面最低时，开闸放水发电。设某潮汐发电站发电有效库容V=3.6×10 6m3，平均潮差Δh = 4.8m，一天涨落潮两次，发电四次。水流发电的效率η1= 10％。求该电站一天内利用潮汐发电的平均功率P；
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
两种半偏法测电阻原理
两种半偏法测电阻 两种半偏法测电阻 1电流半偏法 (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，Rg=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Ig时，近似认
为Rg=R。但实际上并入R'后，总 电阻减小，干路电流I>Ig，通过R' 的电流IR'>Ig/2 ，因此，Rg>R。所 以测景值比真实值偏小，而且Rg越 小，测景误差越小。 2电压半偏法 (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键，记下R'的读数； ⑤在R< 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： Rv=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UR >Ug/2,因此，R' >Rv。所以测景值大于真实值，而且Rv越大，测景误差越小。 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，用电压半偏法，测景值偏大；当待测电阻远小于滑动变阻器的总电阻时，用电流半偏法，测景值偏小。简记为“大大小小”（即测大电阻，用分压半偏，测景值偏大：测小电阻，用限流半偏，测景值偏小）。 高中物理测量电阻的方法大总结 太原市第十二中学 姚维明 电阻的测量是恒定电路问题中的重点，也是学生学习中的难点。这就要求学生能够熟练掌握恒定电路的基本知识,并能够灵活运用电阻测量的六种方法，从而提高学生的综合分析问题、解决问题的能力。 一．欧姆表测电阻 1、欧姆表的结构、原理 它的结构如图1,由三个部件组成：G 是内阻为Rg 、满偏电流为Ig 的电 流计。R 是可变电阻，也称调零电阻，电池的电动势为E ，内阻为r 。 欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。当红、黑表笔接 上待测电阻Rx 时，由闭合电路欧姆定律可知： I = E/（R+Rg+Rx+r ）= E/（R 内+R X ） 由电流的表达式可知：通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比，但存在一一对应的关系，即测出相应的电流，就可算出相应的电阻，这就是欧姆表测电阻的基本原理。 2．使用注意事项： （1） 欧姆表的指针偏转角度越大，待测电阻阻值越小，所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反，即左大右小；电流表、电压表刻度是均匀的，而欧姆表的刻度是不均匀的，左密右稀，这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的关系。 （2）多用表上的红黑接线柱，表示＋、－两极。黑表笔接电池的正极，红表笔接电池的负极，电流总是从红笔流入，黑笔流出。 （3）测量电阻时，每一次换档都应该进行调零 （4）测量时，应使指针尽可能在满刻度的中央附近。（一般在中值刻度的1/3区域） （5）测量时，被测电阻应和电源、其它的元件断开。 （6）测量时，不能用双手同时接触表笔，因为人体是一个电阻，使用完毕，将选择开关拨离欧姆档，一般旋至交流电压的最高档或OFF 档。 二．伏安法测电阻 1．原理：根据部分电路欧姆定律。 2．控制电路的选择 控制电路有两种：一种是限流电路（如图2）； 另一种是分压电路。（如图3） （1）限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以 达到改变电路的电流，但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能 量；一般在两种控制电路都可以选择的时候，优先考虑限流电路。 （2）分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻 的两个接线柱引出导线。如图3，其输出电压由ap 之间的电阻决定，这 样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。在下列 三种情况下，一定要使用分压电路： ① 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。 ② 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。 ③ 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。 3．测量电路 由于伏特表、安培表存在电阻，所以测量电路有两种：即电流表内接和电 流表外接。 图 1 图 2 图3 实验五：半偏法测电阻 一、实验电路图： 二、实验基本步骤： 1.闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表达到满偏； 2.保持滑动变阻器的位置不变，闭合开关S1，调节电阻箱，使得电流表达到半偏。 3.可以认为电阻箱的读数就是电流表G的内阻。 基本原理：粗略的认为流过R1的电流与流过电流表的电流各占一半。所以电阻相等。 三、误差分析： 由于闭合开关S1后，整个电路的电阻变小，总电流变大，因此，总电流已经比原来的满偏电流大了，流过电流表的电流半偏，因此，流过R1的实际电流比满偏电流一半要大，所以R1的电阻要小于G的电阻，因此，G的测量值小于G的真实值。 四、考察层次： 层次1：考察实验电路图 层次2：考察实验基本步骤 层次3：实验误差分析 五、高考题特点 1.误差分析：测电压表内阻，测量值大于真实值。 2.实验仪器的选取：滑动变阻器的选择，电源的选取。 【典型例题剖析】 ★★[例1]在电流表扩大量程的实验中，要将量程为200μA的电流表G改装成量程为0.2A的电流表，需先用如图所示的电路即“半偏法”测出此电流表的内电阻Rg． ①在测量Rg的实验中，滑动变阻器有如下的规格供选择： A．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω） B．滑动变阻器（阻值范围0～1500Ω） 为了便于实验的调节操作，减小误差，滑动变阻器R滑应选用_______．（填入选用器材的字母代号）A 【分压接法选比较小的电阻，与测量电压表内阻的实验误差分析一样】 ②当电阻箱的阻值为R1时，调节滑动变阻器滑动头P的位置，使电流表G满偏；保持滑动头P 的位置不动，调整电阻箱接入电路的阻值，当电阻箱的阻值为R2时，电流表G恰好半偏．则电流表G的内电阻Rg=___________．R2 【原理】 ★★[例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电阻，在没有电流表的情况下，某同学设计了如图所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内电阻．其中R1是最大阻值为9999Ω的电阻箱，R2是最大阻值为20Ω的滑动变阻器． （1）试根据如图所示的电路图，完成如图所示的实物电路的连线． （2）根据电路图，按顺序写出本实验的主要操作步骤 _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 点评：此题与2015新课标II卷的的题目非常相似。 ★★★[例3]3.在“把电流表改装为电压表”的实验中，测电流表G 的内阻时备有下列器材：A．待测电流表（量程lmA ，内阻约几十欧） B．滑动变阻器（阻值范围0—100?) C．滑动变阻器（阻值范围0—20k?) 半偏法测电阻练习题 1、把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满偏电流I g为200μA，内阻估计在400～600Ω之间． ①按图(a)测定电流表G的内阻R g，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下： (A)滑动变阻器(阻值范围0—200Ω) (B)滑动变阻器(阻值范围0～175Ω) (C)电阻箱(阻值范围0—999Ω) (D)电阻箱(阻值范围0～99999Ω) (E)电源(电动势6V，内阻0．3Ω) (F)电源(电动势12V，内阻0．6Ω) 按实验要求，R最好选用______，R′最好选用_______，E最好选用_______．(填入选用器材的字母代号) ②假定由上述步骤已测出电流表内阻R g==500Ω，现在通过串联一个24．5kΩ的电阻把它改装成为一个电压表，此电压表的量程为 μ,欲将此表改3、在把电流表改装为电压表的实验中,实验所用的电流表满刻度电流为200A 装成量程为2V的电压表。 (1)为测出电流表的内阻,采用如图所示的电路原理图。请将 以下各实验步骤填写完整。 ①依照电路原理图将实物连接成实验线路,开始时两电 键均断开。 ②将R阻值调至最大,闭合电键_________,调节 ________的阻值,使电流表达到满刻度。 ③闭合_________,调节R'的阻值使电流表达到___________。 ④读出R'的读数,即为电流表的内阻。 (2)实验完毕时,两个电阻箱读数如下图所示,则 电流表内阻 r=____Ω.这种方法测出的电流 g 表的内阻 r比它的真实值_______(选填＂偏 g 大＂、＂偏小＂或＂相等＂) 4、(1)为了测定电压表Vx的内阻，采用了如图所示的电路．其中： V x是待测电压表，量程3V，内阻约3kΩ； V是标准电压表，量程2V，内阻约2kΩ；R1是电阻箱，阻值范围是0—9999．9Ω； R2是滑动变阻器；R3是保护电阻； E是电池组，电动势6V，内阻不计； S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关． ①实验步骤如下： (a)根据电路图，将器材正确地连接成实验电路． (b)将开关S2扳到连接点a处，接通开关S1，调节滑动变阻器 一、“半偏法”原理 如图（1），首先接通开关S 1调节R 1，使表头指针满偏；然后接通开关S 2并调节R 2，使表头半偏。 当R 1＞＞R 2时，表头内阻R g ≈ R 2。 二、“半偏法”测电压表内阻 1、 实验电路，如图（2）。 2、 实验步骤： （1）按照电路图正确地连接好测量电路，把滑动变阻器R 1的滑片调到最右端，电阻箱R 的阻值调到最大。 （2）合上开关S 1和S 2，调节R 1，使电压表指针满偏。 （3）断开S 2，调节R 使电压表指针半偏。 （4）读出电阻箱接入电路中的电阻R ，则电压表内阻R v ≈ R 。 （5）撤除电路，整理器材。 三、电路思考 思考一：R v ≈ R 的条件是什么？ 闭合S 1和S 2时：右 右 并11R R R R R V V += （R 1右即滑动片右边R 1的阻值） 闭合S 1，断开S 2时： ()()右 右 并 11' R R R R R R R V V +++= 当取R V ＞＞R 1时，即同时满足R V ＞＞R 1右和（R V +R ）＞＞R 1右， 图（１） S 2 图（2） 则有：R并≈R1右R′并≈R1右 可见，R1左和R1右分压比例恒定，即U R V + U R = 恒量 所以，当电压表指针半偏时，有U R V =U R，即R v≈ R。 故，即R v≈ R的条件是：R V＞＞R1 思考二：为什么选择分压式电路？ 由于实验室的滑动变阻器的最大阻值不大和电压表量程偏小等原因，使限流式电路中电压表的分压极易越过其量程，故该电路采用分压式。 当R V＞＞R1时，可视为分压器输出电压恒定，故当电压指针半偏时有：U R V =U R 思考三：实验中特别要注意的是什么？ 当闭合S1、S2，调节R1使电压表满偏后，不能再调节R1的滑片位置，因为满足R V＞＞R1后，R1的输出电压是由R1右的大小决定的，要稳压输出，故R1的滑片不能再调动。 思考四：如何减小实验的误差？ 因为断开S2，使电压表串联R后，R总增加，I总减小，R1左的分压减小，使R1右的分压增大，当电压表半偏时，U R V稍小于U R，故应为R真＜R。当取R测=R时，结论是：R测＞R真 若R V越大，U R V就越接近U R，则R V就越接近R。所以，R V越大，R V的测量值R测相对于其真实值R真的误差就越小。 半偏法测电流表和电压表的内阻实验系统误差分析 湖北省监利县朱河中学黄尚鹏 摘要：本文从理论上运用严格的数学方法对半偏法测电流表和电压表的内阻实验的系统误差进行了分析，从而给出半偏法测电流表和电压表内阻的实验条件，以供大家参考。 关键词：半偏法系统误差相对误差闭合电路欧姆定律并联分流串联分压 一、半偏法测电流表的内阻实验系统误差分析 半偏法测电流表的内阻实验电路原理图如图 1 所示，实验操作步骤如下： 图1 第一步：开关、闭合前，将滑动变阻器的阻值调到最大。 第二步：闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏。 第三步：保持开关闭合，滑动变阻器不动，闭合开关，调节电阻箱的阻值，使电流表半偏。 第四步：记下此时电阻箱的阻值，则电流表的内阻。 本实验要求滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，即，这样就可近似认为开关闭合前后干路中的总电流是不变的。但事实上，当开关闭合后，干路中的总电流 是变大的，当电流表半偏时，通过电阻箱的电流比通过电流表的电流要大，根据并联分流规律可知，半偏法测出的电流表的内阻要比电流表的实际内阻小。下面笔者从理论上运用严格的数学方法对该实验的系统误差进行分析。 假定电源的电动势为，内阻为，电流表的满偏电流为。 闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏时，根据闭合电路欧姆定律得 （1） 闭合开关，调节电阻箱的阻值，使电流表半偏时，根据闭合电路欧姆定律及并联分流公式得（2） 联立（1）和（2），消除和得（3） 由（1）解得，将其代入（3）得（4） 由（3）可知，且当，即时，近似成立。 由（4）可知与的相对误差（5） 由（5）可知，电源的电动势越大，相对误差越小。 结论：用半偏法测电流表的内阻时，测量值比真实值小，为减小实验误差，应使滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，即，而要做到这一点，必须使用电动势较大的 电源，且为防止电流表过载，必须用大阻值的滑动变阻器与之匹配，可见电源的电动势的大小对误差起主导作用。 二、半偏法测电压表的内阻实验系统误差分析 半偏法测电压表的内阻实验电路原理图如图 2 所示，实验操作步骤如下： 测量电阻的四种巧法 一．等效替代法测电阻 【方法解读】等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则待测电阻与电阻箱是等效的。 1.电流等效替代 该方法的实验步骤如下： (1)按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P 置于a端。 (2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I。 (3)断开开关S2，再闭合开关S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I。 (4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。 2．电压等效替代 该方法的实验步骤如下： (1)按如图电路图连好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。 (2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U。 (3)断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U。 (4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。 【针对练习】1．某同学准备把量程为0～500 μA的电流表改装成一块量程为0～2.0 V 的电压表。他为了能够更精确地测量电流表的内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下： A ．电流表G 1(量程0～1.0 mA ，内电阻约100 Ω) B ．电流表G 2(量程0～500 μA ，内电阻约200 Ω) C ．电池组E (电动势3.0 V ，内电阻未知) D ．滑动变阻器R (0～25 Ω) E ．电阻箱R 1(总阻值9 999 Ω) F ．保护电阻R 2(阻值约100 Ω) G ．单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2 (1)实验中该同学先合上开关S 1，再将开关S 2与a 相连，调节滑动变阻器R ，当电流表G 2有某一合理的示数时，记下电流表G 1的示数I ；然后将开关S 2与b 相连，保持________不变，调节________，使电流表G 1的示数仍为I 时，读取电阻箱的读数r 。 (2)由上述测量过程可知，电流表G 2内阻的测量值r g ＝________。 (3)若该同学通过测量得到电流表G 2的内阻为190 Ω，他必须将一个________kΩ的电阻与电流表G 2串联，才能改装为一块量程为2.0 V 的电压表。 (4)该同学把改装的电压表与标准电压表V 0进行了核对，发现当改装的电压表的指针刚好指向满刻度时，标准电压表V 0的指针恰好如图乙所示。由此可知，该改装电压表的误差为________%。 解析：(1)当电流表G 2有某一合理的示数时，记下电流表G 1的示数I ；然后将开关S 2与b 相连，保持滑动变阻器R 阻值不变，调节R 1，使电流表G 1的示数仍为I 时，读取电阻箱的读数r 。 (2)电流表G 2的内阻与电阻箱的阻值相同，为r 。 (3)将电流表改装成电压表要串联电阻分压，串联的阻值为R ＝U Ig －r g ＝3.81 kΩ。 (4)由题图乙可得，标准电压表V 0的示数为1.90 V ，由此可知，该改装电压表的误差为2.0－1.901.90 ×100%≈5.26%。 答案：(1)滑动变阻器R 阻值 R 1 (2)r (3)3.81 (4)5.26 2.某同学现利用图甲所示的电路来测量一电阻R x 的阻值。 (1)完成下列实验步骤中的填空： 半偏法测电表电阻 [P 3.] 实验原理： 在右图电路中，先断开S 2，闭合S 1，让电流通过电流表并使其满偏，然后接上电阻箱，并调节它使电流表半偏，由于总电流几乎不变，电流表和R 2上各有 一半电流通过，意味着它们电阻相等，此时读出电阻箱的电阻，即 为电流表的内阻R g =R 2 实验器材：待测电流表、蓄电池组、电阻箱、滑动变阻器、 电键2个及导线若干。 [P 4.]实验步骤： 1、按图接线，图中R 1 为滑动变阻器、 R 2为电阻箱，电源为蓄电池，内阻可以不计。 2、先合下S 1 ，调节R 1使电流表指针满偏. 3、再合下S 2，保持电阻R 1不变，调节R 2使电流表指针半偏，记下R 2的值. 4、若R 1＞100 R 2，则R g =R 2 一般情况 R 测量＜R 真实 [P5 .]注意事项： 1、R 2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； 2、R 1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 1的实际阻值应远大于电流表的内阻（R 1＞100 R 2），才能做到总电流几乎不变。 3、需要注意的是，R 1的大小不是由选用滑动变阻器的阻值大小决定，而是由下式决定：g g R I E R -=1，在实验中，I g 、R g 都是一定的，为保证R 1＞100 R 2，因此电源电动势应尽量选大一点好。 4、在调节电阻箱时，电阻R 1不应变化。 5、若不能保证R 1＞＞R 2，则由闭合电路欧姆定律(不计电源内阻)，有 )R R (I E g g +=1 122 12121R )I R R I (R I E g g g g g ++= 化简得到2 121R R R R R g -= [P7 .]半偏法测量电压表电阻 1.按右图接线，图中R 0 为电阻箱. 2.先合下S 1 ，调节R 0 =0，再调节R 使电压表指针满偏. 3.保持变阻器电阻R 不变，调节R 0使电压表指针半偏， 记下R 0的值. 4.若R 0＞＞R ， 有 R V = R 0 一般情况 R 测量＞ R 真实 1 { 用半偏法测电阻及误差分析 用半偏法可以测量电流表的电阻（含灵敏电流计）、伏特表的电阻和未知电阻的阻值．如何设计实验电路，如何测量，怎样减少实验误差，下面分类解析． 1、 用半偏法测电流表的内阻R g 电流表的内阻R g 的测量电路有图1和图2两种电路． 应用图1电路测量电流表的内阻： 步骤： （1）先闭会开关S 1和S 2，调节变阻器R ，使电流表指针指向满偏； （2）再断开开关S 2，仅调节电阻箱R / ，使电流表指针指向半偏； ` （3）电流表的内阻等于电阻箱的阻值R / ． 实验仪器的基本要求：R << R / ． 表流表内阻误差分析： 图1是串联半偏，因为流过R g 和R / 的电流相等，应比较它们的电压U g 和U 2的大小，S 2闭合时，两者电压之和和U =U g +U 2=U g +0= U g ，S 2断开时，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律得：总 电流减少，R 的右端电阻、R 0和电源内阻三者电压之和减少，并联部分的电压U 并增大，即U 并= U g /2 +U 2/ > U g 所以U 2/ > U g /2 ，R / > R g ．故测量值偏大． 注：在图1电路中，R / 只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流计的电阻大 一点就可以了．R 一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，要求R << R / ，以减小因闭合S 2而引起总电压的变化，从而减小误差． 应用图2电路测量电流表的内阻： * 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R g ． 实验的基本要求：R >> R / ． 表流表内阻误差分析 图2是并联半偏，在半偏法测内阻电路中，当闭合S ２时，引起总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R ’的电流比电流表电流多，R ’的电阻比电流表 的电阻小，但我们就把R / 的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小． 注：图2电路中，R ’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了，R 一般使用滑动变阻器， 也可用电阻箱或电位器，但其阻值要求较大，要求R >> R / ，以减小 S 1 R 0 R S 2 图1 ， R / ~ 图2 测量电阻的四种巧法文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208] 测量电阻的四种巧法 一．等效替代法测电阻 【方法解读】等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则待测电阻与电阻箱是等效的。 1.电流等效替代 该方法的实验步骤如下： (1)按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。 (2)闭合开关S 1、S 2 ，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时 电流表的示数为I。 (3)断开开关S 2，再闭合开关S 3 ，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电 阻箱，使电流表的示数仍为I。 (4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。 2．电压等效替代 该方法的实验步骤如下： (1)按如图电路图连好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。 (2)闭合开关S 1、S 2 ，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时 电压表的示数为U。 (3)断开S 2，再闭合S 3 ，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电 压表的示数仍为U。 (4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。 【针对练习】1．某同学准备把量程为0～500 μA的电流表改装成一块量程为0～ V的电压表。他为了能够更精确地测量电流表的内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下： A．电流表G 1 (量程0～ mA，内电阻约100 Ω) B．电流表G 2 (量程0～500 μA，内电阻约200 Ω) C．电池组E(电动势 V，内电阻未知) D．滑动变阻器R(0～25 Ω) E．电阻箱R1(总阻值9 999 Ω) F．保护电阻R2(阻值约100 Ω) G．单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2 (1)实验中该同学先合上开关S 1，再将开关S 2 与a相连，调节滑动变阻器 R，当电流表G2有某一合理的示数时，记下电流表G1的示数I；然后将开关S2与b相连，保持________不变，调节________，使电流表G1的示数仍为I时，读取 电阻箱的读数r。 (2)由上述测量过程可知，电流表G 2 内阻的测量值r g＝________。 (3)若该同学通过测量得到电流表G 2 的内阻为190 Ω，他必须将一个 ________kΩ的电阻与电流表G 2 串联，才能改装为一块量程为 V的电压表。 (4)该同学把改装的电压表与标准电压表V 进行了核对，发现当改装的电压 表的指针刚好指向满刻度时，标准电压表V 的指针恰好如图乙所示。由此可知，该改装电压表的误差为________%。 解析：(1)当电流表G 2有某一合理的示数时，记下电流表G 1 的示数I；然后 将开关S 2 与b相连，保持滑动变阻器R阻值不变，调节R1，使电流表G1的示数仍 V 为待测电表。 S,并将滑片置于最右端，调节 R,使电表达到满偏； R =0； R 的阻值，使电表半偏; 两种半偏法测电阻 1电流半偏法 (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 S 、S,将R 阻值调到最大； ② 合上S,调节R,使电表G 达到满偏； ③ 保持R 阻值不变，再合上 S ，调节R',使G 达到半偏; ④ 断开S,记下R'的阻值； ⑤在 R>>R '时，F 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 o 但实际上 并入R'后，总 电阻减小，干路电流1>1 g , 通过R 的电流I R'>l g /2，因此，F g >R o 所 以 测量值比真实值偏小，而且 R g 越 小，测量误差越小。 2电压半偏法 (1) 实验原理如图2所示，其 中R 为滑动变阻器，R'为电阻箱， (2) 实验操作顺序 ① 连结电路，断开 ② 合上S,调节滑动 变阻器 ③ 保持滑片位置不动，调节电阻箱 ④ 断开 ，记下R'的读数； ⑤ 在 时，R v =R o (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：Rz=R o 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 o 所以测量值大于真实值，而且 R 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, 用电压半偏法，测量值偏大；当待测电阻远小于滑动变阻器的总电阻时，用电流半偏 用半偏法测电阻及误差分析 用半偏法可以测量电流表的电阻（含灵敏电流计）、伏特表的电阻和未知电阻的阻值．如何设计实验电路，如何测量，怎样减少实验误差，下面分类解析． 1、 用半偏法测电流表的内阻R g 电流表的内阻R g 的测量电路有图1和图2两种电路． 应用图1电路测量电流表的内阻： 步骤： （1）先闭会开关S 1和S 2，调节变阻器R ，使电流表指针指向满偏； （2）再断开开关S 2，仅调节电阻箱R / ，使电流表指针指向半偏； （3）电流表的内阻等于电阻箱的阻值R /． 实验仪器的基本要求：R << R / ． 表流表内阻误差分析： 图1是串联半偏，因为流过R g 和R / 的电流相等，应比较它们的电压U g 和U 2的大小，S 2闭合时，两者电压之和和U =U g +U 2=U g +0= U g ，S 2断开时，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律得：总电流减少，R 的右端电阻、R 0和电源内阻三者电压之和减少，并联部分的电压U 并增大，即U 并= U g /2 +U 2/ > U g 所以U 2/ > U g /2 ，R / > R g ．故测量值偏大． 注：在图1电路中，R / 只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流计的电阻大一点就可以了．R 一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，要求R << R / ，以减小因闭合S 2而引起总电压的变化，从而减小误差． 应用图2电路测量电流表的内阻： 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； S 1 R 0 R S 2 图1 G R / 图2 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；①R~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。 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< 测量电阻的四种特殊方法 一．等效替代法测电阻 【方法解读】等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则待测电阻与电阻箱是等效的。 1.电流等效替代 该方法的实验步骤如下： (1)按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。 (2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I。 (3)断开开关S2，再闭合开关S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I。 (4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。 2．电压等效替代 该方法的实验步骤如下： (1)按如图电路图连好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。 (2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的 示数为U。 (3)断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U。 (4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。 【针对练习】1．某同学准备把量程为0～500 μA的电流表改装成一块量程为0～2.0 V 的电压表。他为了能够更精确地测量电流表的内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下： A．电流表G1(量程0～1.0 mA，内电阻约100 Ω) B．电流表G2(量程0～500 μA，内电阻约200 Ω) C．电池组E(电动势3.0 V，内电阻未知) D．滑动变阻器R(0～25 Ω) E．电阻箱R1(总阻值9 999 Ω) F．保护电阻R2(阻值约100 Ω) G．单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2 (1)实验中该同学先合上开关S1，再将开关S2与a相连，调节滑动变阻器R，当电流表G2有某一合理的示数时，记下电流表G1的示数I；然后将开关S2与b相连，保持________不变，调节________，使电流表G1的示数仍为I时，读取电阻箱的读数r。 (2)由上述测量过程可知，电流表G2内阻的测量值r g＝________。 (3)若该同学通过测量得到电流表G2的内阻为190 Ω，他必须将一个________kΩ的电阻与电流表G2串联，才能改装为一块量程为2.0 V的电压表。 (4)该同学把改装的电压表与标准电压表V0进行了核对，发现当改装的电压表的指针刚好指向满刻度时，标准电压表V0的指针恰好如图乙所示。由此可知，该改装电压表的误差 伏安法测电阻拓展—替代法测电阻 替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。 【例1】右图是测量电阻R X 阻值的电路 ⑴按右图连接电路。 ⑵将S 2与Rx 相接，记下电流表指针所指位置 ⑶将S 2与R 1相接，保持R 2不变，调节R 1的阻值，使电流表的指针在原位置上，记下R 1的值，则Rx ＝R 1。 替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）。 ㈡、电表内阻的测量方法 1．替换法 ⑴用替代法测电流表的内阻（电路如甲图） 原理：分别闭合S 1 、S 2时电流表A 有相同的读数，则电阻箱的 阻值即为A 1的内阻 ⑵用替代法测电压表的内阻：（电路如乙图） 原理：分别闭合S 1 、S 2时电压表V B 有相同的读数，则电阻箱的 阻值即为V A 的内阻 2．半偏法 ⑴半偏法测量电流表的内阻 半偏法测量原理是利用电表的满偏电流与半偏电流之间的关系，求出电阻值。 第一种形式：如图所示，这是标准的恒流半偏法，即整个测量过程保持回路电流I 不变，以消除R 1并联后对回路电流的影响。 ①按图接线，S 1断开，S 合上，调节R 2，使A 1指示满刻度，记录此时A 2读数I 1 ②合上S 1，合理调节R 1、R 2，使A 1指针在满刻度一半的位置，A 2的读数为I 1。 ③由于回路电流 I 1恒定，而Ａ1支路电流半偏转为121I ，则R 1支路电流也为12 1 I 故Rg ＝R 1。 第二种形式： 仪器：电源、滑动变阻器、电阻箱，待测电流表 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然后使R 不变，闭合S ２调节R′使电流表指到满刻度的一半， ③若R 》R′，有R g ≈R′。即此时电阻箱R′的读数即为电流表的内阻r g 。 原理：电流表满偏即读数为I 0后使P 位置不动，即认为在电阻箱调节过程中并联 支路的电压不变，电流表半偏，认为均分电流，即R 和相同R′ 误差分析：在半偏法测内阻电路中，当闭合S ２时，引起总电阻减小，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R′的电流比电流表电流多， R′的电阻比电流表的电阻小，但我们就把R′的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。但如果是R 》R′的话，总电流的变化可以忽略。 注意：此处R′只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了，R 一般使用滑动变阻器，其阻值要求较大，以减小因闭合S 2而引起总电流的变化，从而减小误差。 ㈡用半偏法测电压表的内阻 先将R 调到最左端，闭合S 1和 S 2，调节R 使电压表满偏，然后使R 不变，断开S ２ 调节R′使电压表指到满刻度的一半，此时电阻箱R′的读数即为电流表的内阻r g 。 注意：此处R′只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，R 一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合S 2而引起总电 压的变化，从而减小误差。 误差分析：在半偏法测电压表内阻电路中，在断开S ２时，引起总电阻增大，滑动变 阻器两端分得电压将超过原电压表的满偏电压，调节R′使电压表半偏时，R′上的电压将比电压表半偏电压大， X 创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 两种半偏法测电阻 1 电流半偏法 （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S 1，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 电压半偏法 （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< . 半偏法测电阻知识方法与练习 一，半偏法测电阻知识与方法 一，半偏法测电流表内阻 方法一：如图15所示，测电流表G 的内阻： ①将电阻箱R 的电阻调到0； ②闭合S 调节R 0，使电流表G 达到满偏电流I 0； ③保持R 0不变，调节R 使电流表G 示数为I 0/2； ④由上可得R G =R 注意：当R G 》R 0时，测量误差小，此方法适合测 大阻值电流表内阻，且测量值偏大。 方法二：如图16所示测量电流表A 的内阻 ①断开S 2，闭合S 1，调节R 0，使A 表满偏为I 0; ②保持R 0不变，闭合S 2，调节R ，使电流表读数为I 0 ③由上得R A =R 注意：当R 0》R A 时，测量误差小，此方法适合测 小阻值电流表内阻，且测量值偏小。电源电动势宜大一些。 二，半偏法测电压表内阻 方法一：如图17所示，测电压表V 的内阻： ①闭合S,将电阻箱R 的电阻调到R 1时，测得电压表示数为U 1； ②调节电阻箱阻值为R 2，使电压表V 的示数为U 1/2； 由上可得R V =R 2-2R 1 方法二：如图18所示，测电压表V 的内阻： ①将滑动变阻器的滑片P 滑到最右端，电阻箱R 的阻值调到最大； ②闭合S 1、S 2，调节R 0，使电压表示数指到满刻度； ③打开S 2，保持R 0不变，调节R ，使电压表示数 到满刻度的一半； ④由上可得R V =R 半偏法测电压表内阻方法一解析： 如图17所示： E=U 1+U 1R 1/R V E=U 2/2+U 2R 2/2R V 联解可得R V =R 2-2R 1 E r=0 二，半偏法测电阻练习题 1、把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满偏电流I g为200μA，内阻估计在400～600Ω之间． ①按图(a)测定电流表G的内阻R g，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下： (A)滑动变阻器(阻值范围0—200Ω) (B)滑动变阻器(阻值范围0～175Ω) (C)电阻箱(阻值范围0—999Ω) (D)电阻箱(阻值范围0～99999Ω) (E)电源(电动势6V，内阻0．3Ω) (F)电源(电动势12V，内阻0．6Ω) 按实验要求，R最好选用______，R′最好选用_______，E最好选用_______．(填入选用器材的字母代号) ②假定由上述步骤已测出电流表内阻R g==500Ω，现在通过串联一个24．5kΩ的电阻把它改装成为一个电压表，此电压表的量程为 ③图(b)是测定未知电阻R x的电路图，图(c)是电路中所需要的器材(虚线框内为上述已改装好的电压表)，请按电路图画出连线，将所示器材接成实验电路． ④测量时，电流表的读数为0．20A，而改装后的电压表的表头读数如图(d)所示，那么R x的阻值等于__________。 2、测定电流表内电阻的实验中备有下列器材： 待测电流表G（量程0~10mA ） 标准电压表V（量程0~5V） 电阻箱R′（0－999Ω） 滑动变阻器R1（总电阻约50Ω，额定电流1.5A） 滑动变阻器R2（总电阻约l0kΩ，额定电流1.5A） 电源E（电动势约为6V，内阻较小） 电键及导线若干 （1）若采用如图所示的电路测定电流表的 内电阻，并且要想得到较高的精确度， 那么以上备用的器材中，滑动变阻器 R应选用___________________。 （2）若实验中测得待测电流表的内阻值为■■高中物理测量电阻的方法大总结
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