半偏法测电流表和电压表内阻的比较

(整期优先)网络出版时间:2012-09-19
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半偏法测电流表和电压表内阻的比较

◆郭井微

◆郭井微河北省邯郸市第二中学056000

在学习改装电表的实验中,我们测量电流表头G的方法是半偏法(如图甲)。

主要误差在于满偏之后再闭合开关S2调整变阻箱过程中,因为接入电阻箱而使外电路电阻减小,从而干路电流增大,大于Ig,从而调节电阻箱是电流表半偏流经电阻箱的电流应该大于Ig,由并联电路特点可知R0小于Rg,使测量值偏小。为了减小误差,我们要减小电阻箱和表头电阻对电流的影响,所以我们选取的滑动变阻器R应远大于Rg,一般要求R≥100Rg,同时为了达到满偏电流,要求用大电源。

如果要用半偏法测电压表的内阻该怎么做呢?由于电压表内阻比较大,所以像上述方法测得电路中的电流变化非常大,误差就非常大了。为了消除这样的影响,我们这样做,如图乙。

做法:首先我们把变阻箱R0调到0,闭合开关S,调节滑动变阻器R使电压表满偏,之后调节变阻箱R0使电压表半偏,读出此时R0的值即为电压表的内阻。

原理:调节满偏之后滑动变阻器不动了,就为了保证滑动变阻器右边两端电压不变为Ug,调节电阻箱使电压表半偏,那么电压表两端的电压为Ug,电阻箱两端电压也是Ug,由于二者串联电流相等,所以电阻相等。

误差:调节满偏之后在调节半偏过程中,滑动变阻器右边和电阻箱、电压表并联,并联电阻增大,所以滑动变阻器右边两端电压大于Ug,那么半偏后,电压表电压为Ug,电阻箱的大于Ug,所以R0>Rg,即测量值大于真实值。

例如,一只量程为1V、内阻RV约900Ω的电压表是由小量程电流表改装而成的,现在要测量它的内阻并对该表进行校正,实验室提供了以下可供选择的器材:

A.待测电压表;B.标准电压表(量程1V);C.滑动变阻器(最大阻值1000Ω,额定电流1A);D.滑动变阻器(最大阻值10Ω);E.电阻箱(最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量0.1Ω);F.电阻箱(最大阻值99.9Ω,阻值最小改变量0.1Ω);G.电池组(电动势3V,内阻约为1Ω);另外还有导线和开关若干。

(1)为了用半偏法测该电压表的内阻,某同学设计了两种电路(甲、乙所示)。要测量精确,应选电路______。在器材的选择上,除了电池组、导线、开关和待测电压表之外,还应从提供的器材中选______(用器材前的序号字母表示)。

用上述方法测得的内阻RV______电压表的真实值(填大于、小于或等于)。

(2)在对该电压表进行校正时,该同学已经选择了器材(图丙),要求对电压表的每根刻度线都进行校正,请你连接测量电路,并在滑动变阻器上标出所选器材的序号字母。

答案:(1)根据“半偏法”测量电流表内阻的原理得:若选甲中的电路需要满足条件R>>RV,题中提供的器材不能满足此条件,故不能选,图乙中可以满足,所以选乙。因为选了乙电路,要测量精确,满足R>>RV,所以还需选用器材D、E,变阻器R0选用器材E,变阻器R选用器材D。

当电压表的指针指到满刻度的一半时,实际变阻器两端的电压U`>Ug,即R0>RV,测量值偏大,填“大于”。

(2)题中要求每根刻度线校正,故变压器采用分压接法。