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電工證考的半偏法測電阻方法


作者:呂老師來源:日期:2021/8/13 15:38:35人氣:23

半偏法測電阻方法

原理:串聯分壓,并聯分流。

關鍵:測量支路的電阻變化對干路的電流或電壓影響很小,可忽略不計。

1. 半偏法測電流表內阻

1)實驗步驟:實驗電路如圖所示,首先斷開S2,閉合S1,調節R1,使電流表讀數等于其量程Im;保持R1不變,閉合S2,調節R2,使電流表讀數等于Im/2,然后讀出R2的值,則有RA=R2.

巧用半偏法測電表內阻

2)誤差分析:RA<RA

當閉合S2,調節R2,使電流表讀數等于Im/2時,電路的總電阻變小,則總電流大于原電流表的滿偏電流Im,所以流經R2的電流大于Im/2,故電阻箱R2的電阻實際比電流表的電阻小,若把R2的讀數當成電流表的內阻,則測得的電流表的內阻偏小。

3)實驗條件:R1>>RA

若所選滑動變阻器R1的阻值比電流表內阻RA大很多,則閉合S2,調節R2時,電路的總電阻變化不大,可近似認為總電流保持Im不變,此時測量誤差很小。

顯然,電流表半偏法適于測量內阻較小的電流表電阻.

典例1.2019?海南物理)用實驗室提供的器材設計一個測量電流表內阻的電路。實驗室提供的器材為:待測電流表A(量程10mA,內阻約為50Ω),滑動變阻器R1,電阻箱R,電源E(電動勢約為6V,內阻可忽略),開關S1S2,導線若干。

巧用半偏法測電表內阻

1)根據實驗室提供的器材,在圖(a)所示虛線框內將電路原理圖補充完整,要求滑動變阻器起限流作用;

2)將圖(b)中的實物按設計的原理圖連線;

3)若實驗提供的滑動變阻器有兩種規格:①10Ω,額定電流2A

1500Ω,額定電流0.5A

實驗中應該取 。(填“①”或“②”)

【解析】(1)本實驗要測量電流表內阻,但只提供了電阻箱與兩個開關,并沒有電壓表,應考慮用電流表半偏法測量,所以電流表與電阻箱并聯,滑動變阻器采用限流接法,實驗電路如圖1所示:

巧用半偏法測電表內阻

2)根據實驗電路圖連接實物圖,如圖2所示;

巧用半偏法測電表內阻

滑動變阻器接入電路的最小阻值約為:60050550Ω,所以滑動變阻器應選擇②。

2. 半偏法測電壓表內阻

1)實驗步驟:如圖所示,將電阻箱R2的值調為零,閉合S,調節R1的滑動觸頭,使電壓表讀數等于其量程Um;保持R1的滑動觸頭不動,調節R2,使電壓表讀數等于Um/2,然后讀出R2的阻值,則Rv=R2。

巧用半偏法測電表內阻

2)誤差分析:RV>RV

當保持R1的滑動觸頭不動, R2的阻值逐漸增大時, R2與電壓表串聯支路兩端的電壓也將逐漸增大,因此,當電壓表讀數等于Um/2時,R2兩端的電壓將大于Um/2,即R2的電阻實際比電壓表的電阻大,若把R2的讀數當成電壓表的內阻,則測得的電壓表的內阻偏大。

3)實驗條件:R1<<RV

若所選滑動變阻器R1的阻值比電壓表內阻RV小很多,則調節R2時,R2與電壓表串聯支路兩端的分壓變化不大,可近似認為Um保持不變,此時測量誤差很小。

顯然,電壓表半偏法適于測量內阻較大的電壓表電阻.

典例2. (2016·課標Ⅱ,23)某同學利用圖甲所示電路測量量程為2.5 V的電壓表V的內阻(內阻為數千歐姆),可供選擇的器材有:電阻箱R(最大阻值 99 999.9 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值 5 kΩ),直流電源E(電動勢3 V),開關1個,導線若干.

巧用半偏法測電表內阻

實驗步驟如下:

①按電路原理圖甲連接線路;

②將電阻箱阻值調節為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖甲中最左端所對應的位置,閉合開關S;

③調節滑動變阻器,使電壓表滿偏;

④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調節電阻箱阻值,使電壓表的示數為2.00 V,記下電阻箱的阻值.

回答下列問題:

(1)實驗中應選擇滑動變阻器________(選填“R1”或“R2)

(2)根據圖甲所示電路將圖乙中實物圖連線.

巧用半偏法測電表內阻

(3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω,若認為調節電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變,計算可得電壓表的內阻為________Ω(結果保留到個位)

(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的,可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標號)

A100 μA B250 μA

C500 μA D1 mA

【解析】(1)本實驗與“半偏法測電壓表內阻” 的原理類似。當變阻箱阻值為零時,電壓表滿偏,即Umax2.5 V,當電阻箱取某一阻值R0時,電壓表示數變為U2,則電阻箱兩端電壓U1UmaxU2,根據串聯分壓和電阻成正比,即可求出電壓表的內阻。以上理論成立的前提是電阻箱的阻值變化時,電壓表與電阻箱兩端的電壓能近似不變,這就要求滑動變阻器的阻值較小,故選R1;

(2)實物連接如圖所示:

巧用半偏法測電表內阻

(3)根據題意可知:

巧用半偏法測電表內阻

(4)當電壓表滿偏時:


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