一、電流表內接法與外接法概念
電流表內接法與外接法并不難理解,我們來看兩幅圖:
左圖中,電流表在電壓表接線柱的“外側”,我們稱之為外接法;
而右圖中,電流表在電壓表的“內部”,我們將這種方法稱之為內接法。
總之,內接法與外接法指的是電流表相對于電壓表的位置。
二、電流表內接法與外接法對所測電阻阻值的影響分析
(1)電流表內接法導致測量值比真實值大
如上圖右圖所示,電流表測量值為真實值,而電壓表測量值比真實值要大,因為它測量的是Rx與電流表的總電壓。這樣,通過R=U/I來計算;所測量的結果就比真實值要大;因為分子變大了。
(2)電流表外接法導致測量值比真實值小
如上圖左圖所示,電流表測量值比真實值要大,因為它測量的是Rx與電壓表的總電流,而電壓表測量值為真實值。這樣,通過R=U/I來計算;所測量的結果就比真實值要小;因為分母變大了。
高中物理網建議同學們在課下,分別畫出上述兩種測量模式下的U-I圖來(R曲線圖)。
三、電流表內接法與外接法讀數
電流表內接法做實驗,電流表測量值為真實值,而電壓表測量值比真實值要大(為R與電流表兩端電壓之和);
電流表外接法做實驗,電壓表測量值為真實值,而電流表測量值比真實值要大(為R與電壓表兩條之路的電流之和)。
四、電流表內接法與外接法的選取
取參考量R=√(Ra*Rv);其中Rv、Ra分別代表的是實驗中的電壓表與電流表的阻值;實驗題中待測電阻阻值為Rx;
當R>Rx的估計值時,我們認為參考量R的值較大,必然是Rv起到了主導作用(Rv的數值太大致使R較大),認為Rv比較理想,選擇外接法。
當R<Rx的估計值時,我們認為參考量R的值較大,必然是Ra起到了主導作用(Ra的數值太小導致R偏低),認為Ra比較理想,選擇內接法。
課堂上老師講解速度很快,基本你能跟上,課下很容易忘。要想吃透這里,同學們需要借助上述兩幅圖,在課下多自己推導幾遍,自己自主學習的效率和效果都是最好的。內接法,電流表處于電壓表
五、內接法與外接法誤差分析
若待測電阻R的阻值較小,采用外接法測出的阻值較為準確,誤差較小;若待測電阻R阻值較大,采用內接法測出的阻值較為準確。
(1)采用外接法時
電流表中示數應是流過R的電流IR和通過電壓表電流IV之和,即I=IR+IV,則R=U/I=U/(IR+IV)
引起誤差的原因是電流I中增加了伏特計的分流電流IV,結果使測得的R數值比實際值要小些。但一般伏特許的內阻RV較大,大約在幾千歐姆左右,如果待測電阻R比電壓表內阻RV小得多,即R〈〈RV,則根據并聯分流的性質,通過電壓表的電流IV很小,可以忽略不計,認為I= IR,因此測量結果較為精確。
相對誤差為:
電壓表的內阻越大,相對誤差越小。
(2)采用內接法時
電壓表示數U等于R兩端電壓UR和電流表兩端電壓UA之和U=UR+UA,即,則
引起誤差的原因是電壓U中增加了電壓表分壓電壓UA,結果使測得的R值比實際值要大些。如果待測電阻R的阻值比電壓表的內阻RA大得多,即R》》RA,根據分壓性質,UA可以忽略不計。認為U= UR,測出的結果較為精確。
相對誤差為:
可見電流表的內阻越小,相對誤差越小。
待測電阻的阻值大小是相對于所用儀表的內阻來說的。量程大的電流表內阻小,量程小的內阻大;量程大的電壓表內阻大,量程小的內阻小。但量程大的電表每小格表示的安培數或伏特數較大,對于很小的電流和電壓讀不出較準確的值來。
六、電流表內接法與外接法區別
電流表內接法:測得的電流比電壓準確
由于電流表與電阻串聯,測得的電流就是通過電阻的電流,測得的電流準確,但測得的電壓則是電阻和電流表串聯后的兩端電壓,對于測量電阻兩端的電壓而言,測得的電壓相對有誤差。
當被測電阻阻值很大或電流表內阻相對于電阻阻值很小時,這種接法測量的電壓誤差相對較小。反之誤差會很大。
電流表外接法:測得的電壓比電流準確
由于電壓表與電阻并聯,測得的電壓就是電阻兩端的電壓,測得的電壓準確,但測得的電流則是通過電阻和電壓表并聯的電流,對于測量通過電阻的電流而言,測得的電流相對有誤差。
當被測電阻阻值很小或電壓表內阻相對于電阻阻值很大時,這種接法測量的流誤差相對較小。反之誤差會很大。
七、如何選擇內接法與外接法
很多同學在學了伏安法測電阻后,分不清什么時候采用內接法,什么時候采用外接法,僅是知道測大電阻用內阻法,測小電阻用外接法,但在測量既不是很大也不是很小的電阻時,就不清楚采用哪種接法才能使測量的誤差最小。下面就來談談在伏安法測電阻時內接法與外接法的選擇。
一、誤差的產生原因
伏安法測電阻是根據部分電路歐姆定律來進行測量的。它的測量值和真實值應該是:
即使是測量十分準確的電壓表和電流表,由于電壓表和電流表都有內阻,導致了電阻的測量值和真實值存在誤差。
當選用外接法(a)時,電壓表與電阻并聯,電壓表的讀數就是電阻兩端的電壓,但電流表測量的是通過電阻和電壓表的總電流,因此測量值要小于真實值,實際上測量的電阻值是電壓表內電阻和電阻并聯的阻值。如果電阻Rx的值遠小于電壓表的內阻RV,電壓表分去的電流很小,這時電流表測量的電流就接近于通過電阻的電流,所以外接法適合于測小電阻。
當選用內接法(b)時,電流表與電阻串聯,電流表的讀數就是電阻的電流值,但電壓表測的是電阻和電流表的總電壓,所以測量值大于真實值,實際上測量的電阻值是電阻與電流表內電阻串聯的總電阻值。如果電阻Rx的值遠大于電流表的內阻RA,電流表分去的電壓很小,這時電壓表測量的電壓就接近于電阻兩端的電壓,所以內接法適合于測大電阻。
二、系統的相對誤差
由于外接法(a)測量的實際上是電阻和電壓表并聯的電阻,所以:
相對誤差=
內接法(b)測量的實際是電阻與電流表的串聯電阻,所以:
相對誤差=
三、利用試觸法確定內、外接法
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