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电工证考的半偏法测电阻方法


作者:吕老师来源:日期:2021/8/13 15:38:35人气:11

半偏法测电阻方法

原理:串联分压,并联分流。

关键:测量支路的电阻变化对干路的电流或电压影响很小,可忽略不计。

1. 半偏法测电流表内阻

1)实验步骤:实验电路如图所示,首先断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其量程Im;保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表读数等于Im/2,然后读出R2的值,则有RA=R2.

巧用半偏法测电表内阻

2)误差分析:RA<RA

当闭合S2,调节R2,使电流表读数等于Im/2时,电路的总电阻变小,则总电流大于原电流表的满偏电流Im,所以流经R2的电流大于Im/2,故电阻箱R2的电阻实际比电流表的电阻小,若把R2的读数当成电流表的内阻,则测得的电流表的内阻偏小。

3)实验条件:R1>>RA

若所选滑动变阻器R1的阻值比电流表内阻RA大很多,则闭合S2,调节R2时,电路的总电阻变化不大,可近似认为总电流保持Im不变,此时测量误差很小。

显然,电流表半偏法适于测量内阻较小的电流表电阻.

典例1.2019?海南物理)用实验室提供的器材设计一个测量电流表内阻的电路。实验室提供的器材为:待测电流表A(量程10mA,内阻约为50Ω),滑动变阻器R1,电阻箱R,电源E(电动势约为6V,内阻可忽略),开关S1S2,导线若干。

巧用半偏法测电表内阻

1)根据实验室提供的器材,在图(a)所示虚线框内将电路原理图补充完整,要求滑动变阻器起限流作用;

2)将图(b)中的实物按设计的原理图连线;

3)若实验提供的滑动变阻器有两种规格:①10Ω,额定电流2A

1500Ω,额定电流0.5A

实验中应该取 。(填“①”或“②”)

【解析】(1)本实验要测量电流表内阻,但只提供了电阻箱与两个开关,并没有电压表,应考虑用电流表半偏法测量,所以电流表与电阻箱并联,滑动变阻器采用限流接法,实验电路如图1所示:

巧用半偏法测电表内阻

2)根据实验电路图连接实物图,如图2所示;

巧用半偏法测电表内阻

滑动变阻器接入电路的最小阻值约为:60050550Ω,所以滑动变阻器应选择②。

2. 半偏法测电压表内阻

1)实验步骤:如图所示,将电阻箱R2的值调为零,闭合S,调节R1的滑动触头,使电压表读数等于其量程Um;保持R1的滑动触头不动,调节R2,使电压表读数等于Um/2,然后读出R2的阻值,则Rv=R2

巧用半偏法测电表内阻

2)误差分析:RV>RV

当保持R1的滑动触头不动, R2的阻值逐渐增大时, R2与电压表串联支路两端的电压也将逐渐增大,因此,当电压表读数等于Um/2时,R2两端的电压将大于Um/2,即R2的电阻实际比电压表的电阻大,若把R2的读数当成电压表的内阻,则测得的电压表的内阻偏大。

3)实验条件:R1<<RV

若所选滑动变阻器R1的阻值比电压表内阻RV小很多,则调节R2时,R2与电压表串联支路两端的分压变化不大,可近似认为Um保持不变,此时测量误差很小。

显然,电压表半偏法适于测量内阻较大的电压表电阻.

典例2. (2016·课标Ⅱ,23)某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5 V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值 99 999.9 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值 5 kΩ),直流电源E(电动势3 V),开关1个,导线若干.

巧用半偏法测电表内阻

实验步骤如下:

①按电路原理图甲连接线路;

②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置,闭合开关S

③调节滑动变阻器,使电压表满偏;

④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00 V,记下电阻箱的阻值.

回答下列问题:

(1)实验中应选择滑动变阻器________(选填“R1”或“R2)

(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线.

巧用半偏法测电表内阻

(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)

(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)

A100 μA B250 μA

C500 μA D1 mA

【解析】(1)本实验与“半偏法测电压表内阻” 的原理类似。当变阻箱阻值为零时,电压表满偏,即Umax2.5 V,当电阻箱取某一阻值R0时,电压表示数变为U2,则电阻箱两端电压U1UmaxU2,根据串联分压和电阻成正比,即可求出电压表的内阻。以上理论成立的前提是电阻箱的阻值变化时,电压表与电阻箱两端的电压能近似不变,这就要求滑动变阻器的阻值较小,故选R1

(2)实物连接如图所示:

巧用半偏法测电表内阻

(3)根据题意可知:

巧用半偏法测电表内阻

(4)当电压表满偏时:


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