电学实验中电阻测量的误差分析.doc

电学实验中电阻测量的误差分析 罗仲民（吉安县立中学 343100）在电学实验中，误差分析是实验考查的重点，无论从实验原理、实验电路及实验器材的选取中均要考虑从减小误差的角度入手，更何况一般试题中给定了实验方法后，还需分析误差的来源和比较测量值与真实值之间的关系。因此，电学实验中误差分析着实既是学生学习的重点，也更是处理时的难点。在此，就电学实验中对实验原理误差分析的几种常用方法分析，以供参考。在解读误差时，关键在于理解实验原理及其表述，下面以闭合电路中测电源电动势及内阻为例分析。比较以下两种电路对电源电动势和内阻的测量产生的误差。RAV（甲）RAV（乙）1、实验原理：闭合电路欧姆定律。2、误差来源：甲电路中是由于电压表的分流作用； 乙电路中是由于电流表的分压作用。3、误差分析：（1）图象分析法：理解图象中坐标轴的物理意义用图象，u轴表示路端电压，I轴表示外电路总电流。对甲电路分析：设由测量值作出的图线如图中实线所示（图丙）A任意取图线上一点P(,)分析，为电压表示数，能反映P状态时路端电压，但只表示了通过R的电流，实际电流应加上此时通过电压表的电流，状态值应由。（指电压表内阻）B又因R与电流表短路时，电压表不存在分流作用，即电压表内阻并未引起误差。可知短路时应为B状态。综合A、B两点可知，电源的伏安图线应为过B和的连线（如图中虚线），比较两图线可得IQQO（丁）UOAUBI（丙）P对乙电路分析：设由测量值作出的图线，如图实线所示。（图丁）A任意取图线上一点分析。为电流表示数，能反映外电路此时总电流。为电压表示数，但只能反映此时R两端电压。实际路端电压，即状态值应由变为。（指电流表内阻）B又因当外电路完全断路时，电流表不分压，即电流表内阻此种情况下应不产生误差，此时路端电压也为电源电动势，应满足状态。综合A、B两点可知，真实值图线应为过的连线，比较两图线可知：。（2）公式法：由实验原理写好测量值表达式，再结合误差来源写出真实值表达式。如：由电路测出两组状态值及且有，。由可得 对甲电路，考虑到电压表的分流，实际电流应分别为：，对乙电路，考虑到电流表的分压，实际电压应分别为RAVCD（3）等效法：调整观察分析角度，重新认识电路组成，适当将元件合并以满足测量值的物意。对甲电路，若将电压表视作电源的一组成部分（如图中虚线框内视作等效电源）。则此时，的示数即为外电路的总电流 的示数即为C、D两点间电压即路端电压。由闭合电路欧姆定律公式计算或作出的图象所得的值即为等效电源的电动势和内阻。但注意此时所得的其实为电源与电压表并联的总电阻，即，同理当R断路时即为新电源电动势E，所以RAVEF对乙电路，若将电流表视作电源的一组成部分（如图中虚线框内视作等效电源）也有的示数即为外电路的总电流 的示数为E、F两点间电压即路端电压。同理可知所得出的为等效电源的电动势和内阻。但注意，此时所得的内阻实为电源与电流表串联总电阻。即，由外电路断路时，电流表无电流，也就无电势降，则4、解题心语：对电路误差分析时，应把握好以下几点：明确实验原理，理解好公式中各物理量的确切物理意义。误差分析中，应分析好误差来源，特别是不能忽略各电表自身的电阻。分析电路时，需明确好电路组成，必要时可将元件组合理解，以便于用直观法分析。AV5、应用举例：如图为电流表外接法测电阻，误差来源：电压表分流图象法：当两端电压为时，通过的实际电流（实线表示测量值图线，虚线表示真实值图线），比较两图线可知：UU1I公式法： （设、为此时的实际电压及电流）等效法：若将虚线框内视作组合元件，则能表示组合元件两端AV电压及电流，则可得，应注意实为电压表与并联的总电阻，即结论：外接法电路中电阻的测量值小于真实值。6、练习：如图为电流表内接法测