(米易中學(xué)校 四川 米易 617200)

1 電壓表、電流表的內(nèi)阻阻值都不確定的情況

【例1】測(cè)量一個(gè)電阻Rx阻值(約為70 Ω)，給你如下器材：

電流表(50 mA，內(nèi)阻約10 Ω)

電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)

電源(1.5 V，干電池2節(jié))

滑動(dòng)變阻器R1(0～10 Ω)

滑動(dòng)變阻器R2(0～1 kΩ)

開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干

特點(diǎn)：由于兩個(gè)電表的內(nèi)阻值都不確定，那么我們無(wú)論用電流表內(nèi)接還是外接都會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差．造成其誤差原因是，電流表內(nèi)接時(shí)電流表測(cè)的是流經(jīng)電阻R的實(shí)際電流，但電壓表的讀數(shù)是待測(cè)電阻R和電流表的電壓總和．而外接時(shí)電壓表測(cè)的是電阻R兩端的電壓，但電流表的讀數(shù)是流過(guò)待測(cè)電阻和電壓表的電流總和．兩個(gè)電表無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足歐姆定律中對(duì)電流、電壓的要求．這種情況下為了減小系統(tǒng)誤差的影響，必須先判斷兩電表哪個(gè)對(duì)測(cè)量要求的誤差大，即通常采用的利用待測(cè)電阻值的平方與電流表和電壓表的內(nèi)阻乘積的關(guān)系進(jìn)行電路選擇．如滿(mǎn)足Rx2>RARV即為內(nèi)接，反之，Rx2

圖1

2 電流表(電壓表)的內(nèi)阻阻值確定值的情況

特點(diǎn)：無(wú)論知道的是電壓表還是電流表的確定內(nèi)阻值，那么該電表在電路中的分流、分壓的具體值都可以計(jì)算出來(lái).這時(shí)就能夠準(zhǔn)確的找出實(shí)驗(yàn)中所需要的電壓(電流)參量，實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差也就不存在了．同時(shí)，電流表有確定內(nèi)阻值時(shí)，流過(guò)電表的電流與電表確定的內(nèi)阻值的乘積就可以表示該電表兩端的電壓，即通常所說(shuō)的“反串”功能也就是說(shuō)此時(shí)的電流表同時(shí)也是電壓表．同樣知道電壓表的確定內(nèi)阻值時(shí)也可以“反串”為電流表．我們對(duì)電路的選擇也就不能再用上述“大內(nèi)大，小外小”的口訣加以判斷，而是要考慮如何在電路中使用該電表以便能準(zhǔn)確找出所需參量．

【例2】某學(xué)生想測(cè)某個(gè)電阻的電阻值Rx(約為100 Ω)，為此他找來(lái)下列器材：

電流表A1(量程50 mA，內(nèi)阻r1為100 Ω)

電流表A2(量程100 mA，內(nèi)阻r2大約為40 Ω)

電流表A3(量程3 A，內(nèi)阻r3大約為0.1 Ω)

滑動(dòng)變阻器R(0～10 Ω，額定電流2 A)

直流電源E(12 V，內(nèi)阻不計(jì))

導(dǎo)電材料樣品Rx(長(zhǎng)L約為3 cm，電阻Rx約為100 Ω)

開(kāi)關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干

圖2

提示：如果反串的電表的量程不夠可以根據(jù)器材中的定值電阻(電阻箱)進(jìn)行量程的擴(kuò)大和減?。?/p>

【例3】(2004年高考湖北物理卷)用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值(900～1 000 Ω)：

電源E(具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為9.0 V)

電壓表V1(量程為1.5 V，內(nèi)阻r1為750 Ω)

電壓表V2(量程為5 V，內(nèi)阻r2為2500 Ω)

滑線變阻器R(最大阻值約為100 Ω)

單刀單擲開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干

圖3 圖4

(2)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測(cè)得量表示Rx的公式為Rx=____________．

圖5

【例4】用以下器材測(cè)量一待測(cè)電流表的內(nèi)阻

待測(cè)電流表A1(量程250 mA，內(nèi)阻r1約為50 Ω)

待測(cè)電流表A2(量程300 mA，內(nèi)阻r2約為50 Ω)

電阻箱R1(最大值999.9 Ω，阻值最小改變量為0.1 Ω)

滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值10 Ω)

電源E(電動(dòng)勢(shì)約為10 V，內(nèi)阻r約為1 Ω)

單刀單擲開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干

(1)要求方法簡(jiǎn)捷，并能測(cè)多組數(shù)據(jù)，試在方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并在圖上標(biāo)明每個(gè)器材的符號(hào).

(2)用直接測(cè)量的量表示待測(cè)電流表A1內(nèi)阻的計(jì)算公式是r1=____________．

綜上所述，在利用“伏安法”測(cè)定值電阻阻值實(shí)驗(yàn)中，我們只要始終抓住歐姆定律的本質(zhì)含義，利用已知器材充分發(fā)揮電表及定值電阻(電阻箱)的作用，設(shè)法找出待測(cè)電阻兩端的電壓和實(shí)際流過(guò)電阻的電流，就能圓滿(mǎn)完成實(shí)驗(yàn)．所以，在大量的題海中引導(dǎo)學(xué)生掌握最基本的方法，還原物理學(xué)的本質(zhì)，從而減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的方法是十分重要和必要的．