资源简介

(共23张PPT)
《高中物理实验》
半偏法测量电表内阻
目录
01
02
03
04
实验仪器及步骤
数据分析及处理
误差分析及讨论
实验目的及原理
05
实验的典型例题
目录
CONTENTS
PART 01
实验目的及原理
实验目的
会选择滑动变阻器合适的分压式或限流式接法进行实验。
理解半偏法测量电表内阻的原理。
能进行误差分析，知道测量结果与真实值比较偏大还是偏小。
能选择合适的滑动变阻器及电阻箱进行实验以减小实验误差。
实验原理
滑动变阻器电阻很大，变阻箱的接入可看做对整个电路的电流无影响；
实验条件：R’≥100RA，E尽可能大
探究一：半偏法测量电流表的内阻
滑动变阻器采用限流式接法。变阻箱（小电阻）和电流表平分电路中的电流，变阻箱和电流表又是并联关系，所以电流表半偏时，变阻箱的读数和电流表的电阻可看做相等。读出电阻箱的阻值时，即为电流表的内阻。
滑动变阻器电阻很小，变阻箱的接入可看做对分压电路输出电压无影响；
实验条件：R’<实验原理
探究二：半偏法测量电压表的内阻
滑动变阻器采用分压式接法。闭合开关S2，使电压表示数满偏。断开S1串联接入电阻箱（阻值够大）分压，当电压表半偏时，变阻箱的读数和电压表的电阻可看做相等。读出电阻箱的阻值时，即为电压表的内阻。
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
电源、导线、开关、滑动变阻器、电阻箱、待测电压表、待测电流表。
实验步骤
1.检查电表的指针是否指在“0”刻度线，若不是应进行机械调零。
2.确定电流表的量程，滑动变阻器采用限流式接法。
4.调节滑动变阻器滑片，使电流表示数满偏。
探究一：半偏法测量电流表的内阻
3.按照如图所示电路图连接好实物图连线，滑动变阻器滑片置于阻值最大处（如图右侧），打开开关S1，闭合开关S2。
5.保持滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关S1，调节电阻箱R使电流表指针指到半偏位置，读出此时电阻箱R的阻值，此值即为电流表内阻RA的测量值。
实验步骤
1.检查电表的指针是否指在“0”刻度线，若不是应进行机械调零。
2.确定电压表的量程，滑动变阻器采用分压式接法。
4.调节滑动变阻器滑片，使电压表示数满偏。
探究二：半偏法测量电压表的内阻
5.保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关S1，调节电阻箱R使电压表指针指到半偏位置，读出此时电阻箱R的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值。
3.按照如图所示电路图连接好实物图连线，滑动变阻器滑片置于使电压表示数为0处（如图左侧），闭合开关S1，闭合开关S2。
注意事项
1.并联半偏法测电流表电阻，滑动变阻器限流连接，滑动变阻器的阻值远大于待测电流表的内阻，电源的电动势足够大，测量值小于真实值。可以简记为：并――小小（并联半偏法适用于测量小阻值的电流表的内阻，且测量值偏小）。
2.串联半偏法测电压表电阻，滑动变阻器分压连接，滑动变阻器的阻值远小于待测电压表的内阻，电阻箱的阻值足够大，测量值大于真实值。可以简记为：串――大大（串联半偏法适用于测量大阻值的电压表的内阻，且测量值偏大）。
PART 03
数据分析及处理
数据处理及分析
探究一：半偏法测量电流表的内阻
探究二：半偏法测量电压表的内阻
电流表满偏电流______A,电流表半偏电流______A，
此时变阻箱阻值R=__________Ω,
所以待测电流表内阻r=_________Ω。
电压表满偏电流______V,电流表半偏电流______V，
此时变阻箱阻值R=__________Ω,
所以待测电压表内阻r=_________Ω。
PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：并联半偏法测电流表内阻实验中产生的误差的主要因素有哪些？
理论上，认为电阻箱接入电路中的总电流近似不变，则通过电阻箱的电流近似为Ig/2，所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等．
实际上，电阻箱接入后导致回路总电阻增大，则通过电源的电流减小，由闭合电路欧姆定律可知电阻箱与电流表并联部分电压增大，通过电流表与电阻箱的总电流大于电流表的满偏电流Ig，则当电流表的电流为Ig/2时，通过电阻箱的电流大于Ig/2，电阻箱的阻值小于电流表的阻值，即电流表的测量值偏小。
问题讨论及误差分析
误差分析：并联半偏法测电流表内阻实验中如何减小误差？
当滑动变阻器电阻远大于电流表内阻时，电阻箱接入前后，回路总电阻变化较小，测量误差小。
因此，为减小实验误差，应使滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，即，而要做到这一点，必须使用电动势较大的电源，且为防止电流表过载，必须用大阻值的滑动变阻器与之匹配，可见电源的电动势的大小对误差起主导作用。
因此，此方法比较适用于测量小阻值的电流表的内阻，且测量值偏小。
问题讨论及误差分析
误差分析：串联半偏法测电压表内阻实验中产生的误差的主要因素有哪些？
理论上，认为电阻箱接入电路中的回路总电阻近似不变，滑动变阻器分压输出电压不变．
实际上，电阻箱接入后回路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得电阻箱与电压表串联部分的电压大于电压表的满偏电压Ug，此时，电压表半偏时，加在电阻箱的电压大于Ug/2，则电阻箱的读数大于电压表的阻值，即电压表内阻的测量值偏大。
问题讨论及误差分析
误差分析：串联半偏法测电压表内阻实验中如何减小误差？
当电压表的阻值远大于滑动变阻器的最大值时，电阻箱接入前后对回路总电阻的影响较小，测量误差较小。
因此，为减小实验误差，应使滑动变阻器的阻值远小于电压表的内阻且应该选择电动势略大于电压表的满偏电压的电源。
此方法比较适用于测量大阻值的电压表的内阻，且测量值偏大。
PART 05
实验的典型例题
【例1】同学改用如图所示电路测量电压表内阻RV，实验过程如下：
A.按电路图正确连接好电路，将滑动变阻器R1的滑动头
移到最左端
B.闭合开关S1和S2并调节R1，使电压表的指针指到满刻
度
C.保持开关S1闭合以及滑动变阻器R1的滑动头位置不变
，断开S2，调整电阻箱R2的阻值，使电压表的指针指到
满刻度的2/3.
D.读出此时电阻箱R2的阻值
① 若电阻箱R2为1.15kΩ，则RV=__________kΩ.
② 用上述方法得到电压表内电阻的测量值R测__________R真(选填“大于”、“等于”或“小于”).
实验的典型例题
2.3
大于
【例2】某校课外兴趣小组的同学欲将量程为3mA的电流表G1改装成量程为9.0V的电压表。已有的实验器材如下：
A.待改装的电流表G1(内阻约为100Ω)；
B.标准电流表G2(满偏电流为5mA，内阻未知)；
C.滑动变阻器R(最大阻值为3kΩ)；
D.电阻箱R′(阻值范围为0～999.9Ω)；E.电池组、开关、导线若干。
实验的典型例题
(1)为了测量电流表G1的内阻，小东同学设计了如图甲所示的电路，请完成以下实验内容：
①将滑动变阻器R的阻值调至最大，闭合S1；
②调节滑动变阻器R的阻值，使电流表G1满偏；
③保持滑动变阻器R的阻值不变，再闭合S2，调节电阻箱R′，当电阻箱
R′的示数为204.0Ω时，电流表的指针示数如图乙所示。由此可知电流表G1的内阻测量值为 ______Ω(结果保留一位小数)，该测量值比电流表内阻的真实值 ______(选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。
实验的典型例题
102.0
偏小
(2)为了更加准确地测量电流表G1的内阻，兴趣小组的同学经过讨论，利用题中给出的实验器材重新设计实验，请完成以下实验内容：
①完善图丙的电路图；
②实验小组根据图丙设计的电路图进行实验，当电阻箱的示数为25.8
Ω时，电流表G1、G2的示数分别为0.9mA、4.5mA，则电流表G1的内阻为 ______Ω(结果保留一位小数)。
实验的典型例题
103.2

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