高中物理电学实验基础

高中物理电学实验基础

大田五中 施生邑

一、电表、电表的改装

1.灵敏电流表G

（1）三个主要参数

①内阻Rg:电流表线圈的电阻，大约几欧到几十欧。

②满偏电流Ig:指针偏转到最大刻度时的电流，大约几十微

安到几毫安。

③满偏电压Ug:电流表通过Ig 时两端的电压，大约零点几伏。

（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知Ug=IgRg

注意：电表就是电阻。

2.电压表

（1）电压表的改装

电流表G 的电压量程Ug=IgRg ，当改装成量程为U 的电压表

时，应串联一个电阻R 分去多余的电压U-Ug ，电阻R 叫分压

电阻。据串联电路的特点得： R U U R U I g g g g -==

解得：g g

g U R U U R )(-=

（2）电压表的内阻：R v =R g +R

3.电流表的改装

电流表G 的电压量程Ug=IgRg ，当改装成量程为I 的电流表时，应并联一个电阻R 分去多余的电流I-Ig ，电阻R 叫分流电阻。

据并联电路的特点得：

R I I R I U g g g g )(-==

解得：g g

g I I R I R -=

（2）电流表的内阻：R A =R g ×R/(R+R g )

4.电流表改装成欧姆表

①原理：闭合电路的欧姆定律

②如图所示，当红、黑表笔短接时，调节R ，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：

r

R R E I g g ++= ③当两表笔间接入电阻Rx 时，电流表的电

流为：x

g g R r R R E I +++= 当Rx 改变时，Ix 随着改变，将电流表表盘上Ix 处标上

对应的Rx 值，就构成了欧姆表。

④中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻

R 中＝R 内＝R+Rg+r

因Ix 与Rx 不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。

二、滑动变阻器的两种接法

1.限流接法

如图所示。

①用电器Rx 的电压调节范围：

)0(=≤≤+r E U R R ER x x

x ②开关闭合前，变阻器连入的电阻应调至最大，图中P 应在a 端。

③电路消耗的总功率为：EI

限流接法的选用原则： ①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只在小范围内变化，且待测电阻Rx 与R 接近时。

②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。 ③两种方法都满足时优先选用限流接法。

2.分压接法

如图所示

①Rx 电压调节范围0≤Ux ≤E 。

②开关闭合前，P 应在a 端。

③电路消耗的总功率为：＞EI （I 为R x 中的电流）

分压接法的选用原则：

①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。

②待测电阻Rx 远大于R ，且要求电压变化范围较大时。

③采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx 的额定值或电表量程时。

三、电阻的测量

1.伏安法测电阻

（1）原理：部分电路的欧姆定律。

（2）电流表外接法，如图所示。

误差分析：

V

A V X V X V A V I I U R R R R R I U R -=<+==真测 产生误差的原因：电压表V 分流。

适用于测小阻值电阻，即Rx 远小于Rv 时。

（3）电流表内接法，如图所示。

误差分析：

A

A V A X A V I U U R R R I U R -=>+==真测 产生误差的原因：电流表A 分压。

适用于测大阻值电阻，即Rx 远大于R A 时。

（4）内、外接法的选用原则

①计算临界电阻：V A R R R =0

若Rx>R 0，待测电阻为大电阻，用内接法，测量值大于真实值；

若Rx

即大电阻，内接法，测量值偏大；小电阻，外接法，测量值偏小。

可记为：“大内大、小外小”。

②试触法确定内外接法：在不知道R V 、R A 、R X 的

大致值时，可用试触法，如图所示：

触头分别接触a 、b 两点，并利用比较U U ∆与I

I ∆大小来判断哪个电表示数变化明显。若电压表V 示数变化大，说明A 分压大，应用外接法；若电流表A 示数变化大，说明V 分流大，应用内接法。

③直接扣除电表内阻分压或分流造成的系统误差。若电压表内阻R V 已知，则选用外接法，V

V X R U I U I I U R -=-=；若电流表内阻R A 已知，则选用外接法，A A X R I U I U U R -=-=；若电压表内阻R V 和电流表内阻R A 均已知，为了减小读数误差，则应考虑哪种接法能使两表的示数同时调至较大或接近满偏，就选用那种接法。

例1：某同学欲测一电阻Rx 的阻值（约为300Ω）

可供选择的仪器有：电流表A 1，量程10mA;电流表A 2，

量程0.6A;电压表V 1，量程3V;电压表V 2，量程15V ；

电源电动势为 4.5V 。请同学们按图接好电路，闭合S 1

后，把开关S 2拨至a 时，发现两电表的指针偏转的角度

都在满偏的4/5处；再把开关S 2拨至b 时，发现其中一

个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的

角度在满偏的3/4处；该同学在实验中

所选电压表的量程为（3V ）所选电流表的量程为（10mA ）Rx 的测量值为（320Ω）

2.安安法测电阻

若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用.

（1）如右图所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已

知A 1的内阻R 1，则可测得A 2的内阻R 2=I 1R 1/I 2.