串聯(lián)半偏法” 測電流表內(nèi)阻的若干問題

現(xiàn)行高中物理教材中再次把小量程的電流表改裝為電壓表列人學(xué)生分組必做實驗而此實驗的基礎(chǔ)則必須先測出電流表的內(nèi)阻測量電流表內(nèi)阻的方法很多除了課本上介紹的并聯(lián)半偏法外還有串聯(lián)半、偏法替代法、滿偏電壓法等。本文僅討論串聯(lián)半偏法原理設(shè)計方面的系統(tǒng)誤差及本實驗的改進(jìn)問題。

1、串聯(lián)半偏法測電流表內(nèi)阻設(shè)計原理的系統(tǒng)誤差

如圖1所示是串聯(lián)半偏法測電流表內(nèi)阻實驗的原理圖.其中R₁是滑動變阻器,與直流電源E、開關(guān)s組成了分壓電路.R₂是總阻值等于或略大于被測電流表內(nèi)阻Rg的電阻箱.實驗時先將R₁的滑動觸頭P移至最左端,使分壓器的輸出電壓為零,將電阻箱R₂的阻值調(diào)至零,然后閉合s,向右移動P,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度I_g,然后保持P的位置不變,再調(diào)節(jié)電阻箱R₂的阻值,使電流表指針半偏,從電阻箱上讀出相應(yīng)阻值R₂,將R₂作為電流表內(nèi)阻的測量值R_g≈R₂.

本實驗原理設(shè)計上是存在系統(tǒng)誤差的,簡述如下:設(shè)分壓器上aP間的電阻為R_a, bP間的電阻為R_b, R_a+R_b=R₁=定值,為簡便計,可設(shè)電源內(nèi)阻r=0(也可將r歸并到R_b之中).將R₂調(diào)至零,移動P使電流表指滿偏,電阻R_a中的電流
I_a=I_gR_g/R_a （1）
式中R_g為待測電流表內(nèi)阻的真實值.R_b中的電流

然后保持P的位置不變,即保持R_a、R_b不變,調(diào)節(jié)R₂使電流表指針半偏,即通過電流表的電流為I_g/2,仿前討論必有

但電阻箱R₂承擔(dān)的電壓卻大于U_g/2.為此可在圖1所示電路的基礎(chǔ)上再并聯(lián)一個監(jiān)測電壓表v(圖2).實驗時先使R₂=0,調(diào)節(jié)滑動觸頭P使電流表指針滿偏,并記下監(jiān)測電壓表的讀數(shù)Uo.然后交蓉調(diào)節(jié)R₂和滑動觸頭P的位置,既使電流表指針半偏,又要保證監(jiān)測電壓表示數(shù)等于Uo.這樣:

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