歐姆表的原理

1、（一）電流表內(nèi)阻測(cè)量的幾種方法靈敏電流表是用來(lái)測(cè)定電路中電流強(qiáng)度且靈敏度很高的儀表。它有三個(gè)參數(shù)：滿偏電流、滿偏時(shí)電流表兩端的電壓和內(nèi)阻。一般靈敏電流表的為幾十微安到幾毫安，為幾十到幾百歐姆，也很小。將電流表改裝為其他電表時(shí)要測(cè)定它的內(nèi)阻，根據(jù)提供的器材不同，可以設(shè)計(jì)出不同的測(cè)量方案。練習(xí)用多種方法測(cè)定電流表的內(nèi)阻，可以培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性、創(chuàng)造性、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和綜合實(shí)驗(yàn)技能。本節(jié)課擬談幾種測(cè)定電流表內(nèi)阻的方法。1. 半偏法這種方法教材中已做介紹。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中常測(cè)定J0415型電流表的內(nèi)阻。此型號(hào)電流表的量程為，內(nèi)阻約為，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示。操作要點(diǎn)：按圖1連好電路，斷開(kāi)，閉合，調(diào)節(jié)變阻器R

2、，使待測(cè)電流表G的指針滿偏。再將也閉合，保持變阻器R接在電路中的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表G的指針半偏。讀出電阻箱的示值，則可認(rèn)為。實(shí)驗(yàn)原理與誤差分析：認(rèn)為閉合后電路中的總電流近似不變，則通過(guò)電阻箱的電流近似為。所以電流表內(nèi)阻與電阻箱的示值近似相等。實(shí)際上閉合后電路中的總電流要變大，所以通過(guò)電阻箱的電流要大于，電阻箱的示值要小于電流表的內(nèi)阻值。為了減小這種系統(tǒng)誤差，要保證變阻器接在電路中的阻值，從而使S閉合前后電路中的總電流基本不變。R越大，系統(tǒng)誤差越小，但所要求的電源電動(dòng)勢(shì)越大。實(shí)驗(yàn)中所用電源電動(dòng)勢(shì)為812V，變阻器的最大阻值為左右。2. 電流監(jiān)控法實(shí)驗(yàn)中若不具備上述條件，可在電路中加裝一

3、監(jiān)控電流表，可用與被測(cè)電流表相同型號(hào)的電流表。電源可用干電池，R用阻值為的滑動(dòng)變阻器，如圖2所示。實(shí)驗(yàn)中，先將斷開(kāi)，接通，調(diào)節(jié)變阻器R的值，使被測(cè)電流表G指針滿偏，記下監(jiān)控表的示值。再接通，反復(fù)調(diào)節(jié)變阻器R和電阻箱，使G的指針恰好半偏，而的示值不變。這時(shí)電阻箱的示值即可認(rèn)為等于G的內(nèi)阻。這樣即可避免前法造成的系統(tǒng)誤差。用圖2所示電路測(cè)量電流表G的內(nèi)阻，也可不用半偏法。將開(kāi)關(guān)、均接通，讀出被測(cè)電流表G的示值、監(jiān)控表的示值、電阻箱的示值，則可根據(jù)計(jì)算出電流表G的內(nèi)阻。3. 代替法按圖3所示連接電路，G為待測(cè)電流表，為監(jiān)測(cè)表，為單刀單擲開(kāi)關(guān)，為單刀雙擲開(kāi)關(guān)。先將撥至與觸點(diǎn)1接通，閉合，調(diào)節(jié)變阻器R，

4、使監(jiān)測(cè)表指針指某一電流值（指針偏轉(zhuǎn)角度大些為好），記下這一示值。再將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥至與觸點(diǎn)2接通，保持變阻器R的滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱，使監(jiān)測(cè)表恢復(fù)原來(lái)的示值，則可認(rèn)為被測(cè)電流表G的內(nèi)阻等于電阻箱的示值。用這種方法，要求監(jiān)測(cè)表的示值要適當(dāng)大一些，這樣靈敏度較高，測(cè)量誤差較小。4. 電壓表法原則上得知電流表兩端的電壓U和通過(guò)它的電流I，就可以利用計(jì)算出它的內(nèi)阻。但若測(cè)量J0415型電流表的內(nèi)阻，滿偏時(shí)它的電壓才是，用J0408型電壓表的3V量程測(cè)量，指針才偏轉(zhuǎn)一個(gè)分度。這樣因讀數(shù)會(huì)引起很大的偶然誤差。所以不宜用一般電壓表直接測(cè)量電流表兩端的電壓?？捎萌鐖D4所示電路，將待測(cè)電流表G與電阻箱串聯(lián)后

5、再與電壓表并聯(lián)。閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器和電阻箱，使電流表和電壓表的指針均有較大的偏轉(zhuǎn)，讀出電壓表的示數(shù)U、電流表的示值I和電阻箱的示值，則據(jù)得出電流表的內(nèi)阻。電源要用2節(jié)干電池，電壓表用3V量程，用最大阻值為左右的變阻器。5. 用內(nèi)阻、量程已知的電流表代替電壓表按圖5連接電路，G為待測(cè)內(nèi)阻的電流表，為內(nèi)阻、量程已知的標(biāo)準(zhǔn)電流表，E為的干電池一節(jié)，R為阻值為幾十歐姆的滑動(dòng)變阻器。調(diào)節(jié)變阻器R，使兩電流表的指針均有較大的偏轉(zhuǎn)。讀出電流表的示值，設(shè)其內(nèi)阻；讀出被測(cè)電流表G的示值，則據(jù)可得出電流表G的內(nèi)阻值。（二）電壓表內(nèi)阻測(cè)量的幾種方法電壓表內(nèi)阻的測(cè)量是近年來(lái)高考的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)，其實(shí)電壓表內(nèi)阻的測(cè)量和

6、一般電阻的測(cè)量一樣，所不同的就是電壓表可提供自身兩端的電壓值作為已知條件。因此，在測(cè)量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，要靈活運(yùn)用所學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)方法，依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)儀器，按照題設(shè)要求和條件進(jìn)行合理的測(cè)量。1. 利用伏安法測(cè)量電壓表是測(cè)定電路兩端電壓的儀器，理想電壓表的內(nèi)阻可視為無(wú)限大，但實(shí)際使用的電壓表內(nèi)阻并不是無(wú)限大。為了測(cè)量某一電壓表的內(nèi)阻，給出的器材有：A. 待測(cè)電壓表（，內(nèi)阻在之間）；B. 電流表（）；C. 滑動(dòng)變阻器；D. 電源（的干電池兩節(jié)）；E. 開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線。利用伏安法，測(cè)量電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I即可，由于滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于被測(cè)內(nèi)阻值，為了滿足多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，利用作圖法求電壓表的

7、內(nèi)阻，應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器分壓式電路，電路如圖1所示。2. 利用歐姆表測(cè)量歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，已知?dú)W姆表刻度盤上中央刻度值為“20”，現(xiàn)用歐姆表測(cè)量一個(gè)內(nèi)阻約為幾千歐的電壓表，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)把歐姆表選擇開(kāi)關(guān)調(diào)至×100擋，若歐姆表的讀數(shù)如圖2所示，則該電壓表內(nèi)阻阻值為。3. 利用半偏法測(cè)量方法一：用如圖3所示電路測(cè)量量程為1V的電壓表的內(nèi)阻（在之間）。提供的器材還有：A. 滑動(dòng)變阻器，最大阻值；B. 電阻箱，最大阻值，阻值最小改變量為；C. 電池組：電動(dòng)勢(shì)約6   V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；D. 導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)。實(shí)驗(yàn)方法和步驟是： 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，按圖3連接好電路； 把滑

8、動(dòng)變阻器的觸頭P滑到端； 將電阻箱的阻值調(diào)到零； 閉合開(kāi)關(guān)S； 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，使電壓表指針達(dá)到滿偏； 調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表指針達(dá)到半偏，讀出此時(shí)電阻箱的阻值，即為電壓表的內(nèi)電阻的測(cè)量值。方法二：量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻約為，要求測(cè)出該電壓表內(nèi)阻的精確值，實(shí)驗(yàn)中提供的器材有：A. 阻值范圍為到的電阻箱；B. 開(kāi)路電壓約為5V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)的電源E；C. 導(dǎo)線若干和開(kāi)關(guān)。實(shí)驗(yàn)電路如圖4所示，由于電源的電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有準(zhǔn)確給出，先調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表指針指在中間刻度線，記下電阻箱的阻值，有再調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使指針指在滿偏刻度，記下電阻箱的阻值由串聯(lián)分壓規(guī)律：，解式得4. 利用已知電

9、動(dòng)勢(shì)的電源和電阻箱測(cè)量量程為3V的電壓表，其內(nèi)阻約為，現(xiàn)要求測(cè)出該電壓表內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)器材有：電源，電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻不計(jì)；變阻器R，阻值范圍，額定電流；開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)電路如圖5所示，由于電源的電動(dòng)勢(shì)準(zhǔn)確給出，只需調(diào)節(jié)R記下阻值，讀出對(duì)應(yīng)的電壓值U，由串聯(lián)分配規(guī)律可得：。5. 利用電流表和定值電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路如圖6所示，圖中E為電源（電動(dòng)勢(shì)為4V），R為滑動(dòng)變阻器（最大阻值為），為已知定值電阻（阻值為），A為電流表（量程為），V為一個(gè)有刻度但無(wú)刻度值的電壓表（量程約3V，內(nèi)阻約），現(xiàn)要測(cè)電壓表V的內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)步驟如下：閉合開(kāi)關(guān)、，調(diào)節(jié)R的滑動(dòng)觸頭使電壓表V滿偏，設(shè)滿偏電壓為，讀出電流表A示數(shù)為，有閉

10、合，斷開(kāi)，調(diào)節(jié)R的滑動(dòng)觸頭使電壓表V滿偏，讀出電流表A示數(shù)為，有聯(lián)立式，可得電壓表內(nèi)阻6. 利用電壓表和電阻箱測(cè)量實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A. 電池E：電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻約；B. 電壓表：量程3V，內(nèi)阻約為；C. 電壓表：量程，內(nèi)阻約為；D. 電阻箱：最大阻值，阻值最小改變量為；E. 滑動(dòng)變阻器：最大阻值為；F. 開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。要求用如圖7所示的電路測(cè)定電壓表的內(nèi)阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱。根據(jù)串聯(lián)電路電壓分配原理有：，可得。 （三）如何消除半偏法的系統(tǒng)誤差半偏法是測(cè)量電壓表和電流表內(nèi)阻的常用方法之一，但該法存在比較大的系統(tǒng)誤差，那么如何消除該法的系統(tǒng)誤差呢？1. 對(duì)半

11、偏法測(cè)電壓表內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差的消除（1）實(shí)驗(yàn)步驟：半偏法測(cè)電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)先將電阻箱R的阻值置于零，接著調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)達(dá)到滿偏電壓，然后調(diào)節(jié)R使電壓表的示數(shù)為，讀出此時(shí)R的阻值記為，由串聯(lián)電路的分壓作用可知，電壓表的內(nèi)阻。（2）誤差分析：圖1可等效為圖2，當(dāng)，電壓表滿偏時(shí)，有。由閉合電路的歐姆定律可知R即當(dāng)R變大時(shí)，電阻兩端的電壓已大于電壓表的滿偏電壓，所以當(dāng)電壓表的讀數(shù)為時(shí)，R兩端的電壓已大于，R的讀數(shù)已大于電壓表的內(nèi)阻，測(cè)量值偏大。（3）系統(tǒng)誤差的消除要消除該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，可采用圖3所示的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)時(shí)反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱R，使標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)始終為待測(cè)電壓表V的滿偏電壓，而待測(cè)電壓表V的示數(shù)為，然后讀出電阻箱R的阻值，系統(tǒng)誤差便得到消除，即。2. 對(duì)半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差的消除（1）實(shí)驗(yàn)步驟：半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的原理圖如圖4所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)先將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、閉合，接著調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)達(dá)到滿偏電流。然后閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱R，使電流表的示數(shù)為，讀出此時(shí)R的阻值，記為，由并聯(lián)電路的分流作用可知，電流表的內(nèi)阻為。（2）誤差分析：當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，電路中的總電阻變小，由閉合電路歐姆定律可知，此時(shí)電路中的總電流變大，即電路中的電流不再是電流表的滿偏電流，當(dāng)