本
文
摘
要
关于伏安法测电阻内外接的理解及实验解题实操
本文基于文章“袁野:伏安法测电阻的相关分析”基础上,再作总结。
画个内外接电路图如下,
在外接法中,电压表测量值是正确的,为电阻电压,也是电阻和电压表的并联总电压,
电流表测量值是有误差的,并非电阻的电流,而是电阻和电压表的总电流,
所以用电压表的电压除以电流表的电流,得到的应该是电阻和电压表内阻的并联电阻值。
在内接法中,电流表测量值是正确的,为电阻电流,也是电阻和电流表的串联电流,
电压表测量值是有误差的,并非电阻的电压,而是电阻和电流表的总电压,
所以用电压表的电压除以电流表的电流,得到的应该是电阻和电流表内阻的串联电阻值。
希望,小伙伴们认真理解一下上面几段话的意思哈!一定要认真去理解哈!
然后,我们得到了“大内大、小外小”的结论。
“大内大”,说的是当待测电阻阻值较大时,用内接法,测量结果比实际值偏大;
“小外小”,说的是当待测电阻阻值较小时,用外接法,测量结果比实际值偏小。
然后,我们说一下考试中的具体操作方法,
首先,我们知道电压表的内阻是很大的,电流表的内阻是很小的,所以当待测电阻的阻值比电压表内阻还大时,显然根据“大内大”,而当待测电阻的阻值比电流表内阻还小时,则根据“小外小”。
现在,我们考虑待测内阻的阻值介于电流表内阻和电压表内阻之间,即
若 \frac{R_x}{R_A}">RVRx>RxRA\frac{R_V}{R_x}>\frac{R_x}{R_A} ,则外接,即先接电压表,
简单记为,“谁比值大,谁先接”。
这个在考试中是很好操作的,比如,待测电阻 Rx≈5ΩR_x\approx5Ω ,电压表内阻 RV≈500ΩR_V\approx500Ω ,电流表内阻 RA≈0.5ΩR_A\approx0.5Ω ,我们一眼就能看出待测电阻和电压表内阻之间是 100100 倍关系,而和电流表内阻之间是 1010 倍关系,所以电压表先接,也就是外接法。
好了,上面是其中一种技巧。下面继续,
在实际操作中,我们其实并不知道待测电阻和电压表、电流表的内阻大小的,这个时候,我们采用试触法,举例说明如下,
我们先将电压表接于1处,再接电压表接于2处,观察两次电表变化情况,我们试着分析,
若出现的情况为,电流表示数变化不大,而电压表示数变化较大,
我们试着分析一下,这种情形意味着待测电阻的阻值较小,而要采用外接法。
如果小伙伴们想不明白,我们还可以这么想,内接法中电压表测量值是有误差的,外接法中电流表的测量值是有误差的,现在电流表示数变化不大,所以无所谓的,而电压表示数变化较大,所以要保证电压表测量不要有误差,所以要用外接法,这样电压表测量的就是准确值,而电流表测量值是有误差的,但是误差并不大,因为电流表示数在试触过程中变化不大。
所以,我们再总结一下,简单记为,“谁变化大,谁先接”。
注意,这里的变化大,也是要看比值的,比如,在试触过程中,电流表从 0.4A0.4A 变化到 0.2A0.2A ,绝对值变化为 0.2A0.2A ,但变化率为 50%50\% ,而电压表从 4V4V 变为 5V5V ,虽然绝对值变化了 1V1V ,但变化率只有 25%25\% ,所以说还是电流表变化大,电流表先接,属于内接法。
好了,在上面介绍的两种判断方法之外,还有一种判断方法,他的优先级更高,属于第一判断标准,
因为上面两种方法只是为了减小系统误差,而采用该方法可以彻底消除误差,该方法是,“谁已知,谁先接”。
比如,电流表内阻不是估计值,而是已知的,有时候我们自己改装的电表,电表内阻就是已知的,若电流表内阻已知,则电流表先接,即内接,若此时,电压表读数为 UU ,电流表读数为 II ,则,
UI=Rx+RA\frac{U}{I}=R_x+R_A ,因为 RAR_A 为已知,从而算出无误差的 RxR_x ,
同样的,若电压表内阻已知,则电压表先接,即外接,若此时,电压表读数为 UU ,电流表读数为 II ,则,
UI=RxRVRx+RV\frac{U}{I}=\frac{R_xR_V}{R_x+R_V} ,因为 RVR_V 为已知,从而算出无误差的 RxR_x 。
好了,总结一下,就是,
优先考虑:谁已知,谁先接。
然后考虑:谁比值大,谁先接,或者,谁变化大,谁先接。
好了,讲完啦!
小伙伴,咱们下期再见啦!
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