補(bǔ)償法在測(cè)量電學(xué)量中的應(yīng)用

陳玉生

福建省福安市第二中學(xué)(355001)

傳統(tǒng)教學(xué)中，電學(xué)量的測(cè)量都要借助于電壓表、電流表等測(cè)量?jī)x器。但電壓表在電路中的分流作用以及電流表在電路中的分壓作用，使得對(duì)電路中電流和電壓的測(cè)量結(jié)果有影響，從而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。如果能設(shè)計(jì)一個(gè)電路對(duì)測(cè)量電路的電壓或電流的損失提供補(bǔ)償，使測(cè)量的電壓和電流不受儀表內(nèi)阻的影響，這樣就可以消除儀表內(nèi)阻產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。

1 補(bǔ)償思想

1.1 電流補(bǔ)償法

圖1為電流補(bǔ)償電路圖，把電路的輸出端AB與待測(cè)電流的電路串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電流計(jì)的示數(shù)為零，此時(shí)電流計(jì)兩端電壓為零，也就是電流表不會(huì)在被測(cè)電路中分壓，從而真實(shí)地測(cè)出被測(cè)回路中的電流數(shù)值。

圖1 電流補(bǔ)償電路圖

1.2 電壓補(bǔ)償法

圖2為電壓補(bǔ)償電路圖，把電路的輸出端AB與待測(cè)電壓的電路并聯(lián)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電流計(jì)的示數(shù)為零，也就是電壓表不會(huì)在被測(cè)電路中分流，從而真實(shí)地測(cè)出被測(cè)電路中的電壓數(shù)值。

圖2 電壓補(bǔ)償電路圖

2 補(bǔ)償法測(cè)電流

圖3 測(cè)量電流原理圖

圖4 補(bǔ)償法測(cè)電流電路圖

3 補(bǔ)償法測(cè)電壓

圖5 測(cè)量R1兩端電壓電路圖

如圖6所示，在R1的兩端并聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償電路，閉合K1和K2，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流計(jì)的示數(shù)為零，這時(shí)補(bǔ)償電路提供的電流把電壓表的分流作用相抵消，電壓表測(cè)得的電壓就是R1的兩端的真實(shí)電壓。

圖6 測(cè)量R1兩端電壓補(bǔ)償電路圖

4 補(bǔ)償法測(cè)電阻

圖7 外接法測(cè)電阻

圖8 內(nèi)接法測(cè)電阻

圖9 電壓補(bǔ)償法測(cè)電阻電路圖

圖10 電流補(bǔ)償法測(cè)電阻電路圖

5 補(bǔ)償法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

圖11 外接法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

圖12 內(nèi)接法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

圖13 電壓補(bǔ)償法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電路圖

應(yīng)用補(bǔ)償法測(cè)量電流、電壓、電阻和電動(dòng)勢(shì)，具有電路簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。這種補(bǔ)償思想不僅可以應(yīng)用在電學(xué)中，還可以應(yīng)用在力學(xué)和熱學(xué)中，是高中物理重要的科學(xué)思維方法之一。