?【摘要】在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中,外接法和內(nèi)接法,導(dǎo)致的誤差是不同的,為了盡量減小誤差,具體選擇內(nèi)接還是外接,得具體問題具體分析。
【關(guān)鍵詞】伏安法;內(nèi)接法;外接法;系統(tǒng)誤差
一、伏安法及其兩種接法的特點(diǎn)
用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓U,用電流表測(cè)出通過待測(cè)電阻的電流,然后利用公式 計(jì)算出待測(cè)電阻的阻值,這就是伏安法測(cè)電阻。
按照電流表與電壓表相對(duì)位置的不同,伏安法測(cè)電阻有兩種接線方法,一種是電流表在電壓表兩接線柱的外側(cè),稱為外接法;另一種是電流表在電壓表兩接線柱的內(nèi)側(cè),稱為內(nèi)接法,分別如圖1、圖2所示。
1.外接法的特點(diǎn)
在圖1中,電壓表測(cè)出的U確實(shí)是Rx兩端的電壓,但因?yàn)殡妷罕淼姆至?,電流表測(cè)出的要比流過Rx的電流大,這樣根據(jù)計(jì)算出的阻值比真實(shí)值偏小。事實(shí)上,電壓表測(cè)出的U也是Rx與電壓表并聯(lián)整體的電壓,電流表測(cè)出的是通過Rx與電壓表并聯(lián)整體的電流,所以用得到的其實(shí)是Rx與電壓表的并聯(lián)電阻。假設(shè)電壓表的電阻為RV,則實(shí)際測(cè)量結(jié)果:
2.內(nèi)接法的特點(diǎn)
在圖2中,電流表測(cè)出的確實(shí)是通過Rx的電流,但因?yàn)殡娏鞅淼姆謮海妷罕頊y(cè)出的U要比Rx的兩端的電壓大,這樣根據(jù)計(jì)算出的阻值比真實(shí)值偏小。事實(shí)上,電流表測(cè)出的也是通過Rx與電流表串聯(lián)整體的電流,電壓表測(cè)出的是Rx與電流表串聯(lián)整體兩端的電壓,所以用得到的其實(shí)是Rx與電流表的并聯(lián)電阻。假設(shè)電流表的電阻為RA,則實(shí)際測(cè)量結(jié)果:
二、如何選擇外接法和內(nèi)接法
從上面的分析可以看出,若電壓表和電流表不能看作理想電表,測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差,外接法測(cè)量結(jié)果偏小,內(nèi)接法測(cè)量結(jié)果偏大。為了使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,具體應(yīng)該選擇哪種接法呢?
那么,在用伏安法測(cè)電阻這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,為了減小或消除系統(tǒng)誤差,到底要選擇外接法還是內(nèi)接法呢?其實(shí)應(yīng)該具體問題具體分析,下面就常見的幾種情況展開討論:
1.已經(jīng)知道的阻值大約為多少,要更準(zhǔn)確的測(cè)出的阻值。
這時(shí)候便可根據(jù)已知的的“大約的阻值”,簡(jiǎn)稱“約值”,再借助上面的⑤、⑥兩式進(jìn)行判斷。把“約值”帶入,若⑤式成立,則選用外接法;若⑥式成立,則選用內(nèi)接法。
2.已經(jīng)知道了電壓表的內(nèi)阻,通常選用外接法。
根據(jù)前面①式可知,選用外接法測(cè)量時(shí)有,則,那么用⑦式去測(cè)量計(jì)算的值便可消除系統(tǒng)誤差。
3.已經(jīng)知道了電流表的內(nèi)阻,通常選用內(nèi)接法。
根據(jù)前面②式可知,選用內(nèi)接法測(cè)量時(shí)有,則,那么用⑧式去測(cè)量計(jì)算的值便可消除系統(tǒng)誤差。
參考文獻(xiàn):
[1] 易德文,盛忠志. 伏安法測(cè)電阻時(shí)安培表采用內(nèi)、外接法的判定條件[J]. 大學(xué)物理,2004,23(6):43- 45.
云南省昭通市第一中學(xué) 李維富