物理实验题中关于电压表和电流表选取.doc

物理实验题中关于电压表和电流表选取一、问题的提出在电表的使用中，都有一条规则：“选取适当的量程”但怎样才算“适当”？由于“适当”两字属于模糊概念，它本身没有量的界定，学生实际操作起来，感到很难把握，部分老师对此也模棱两可在一次实验公开课“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”中，指导教师讲到实验的注意点时指出：“干电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E的值会明显下降，内电阻会明显增加，因此，在实验中不宜将I调得过大，并且在读电表数值时要尽量快，为了操作和读数的方便，可将数据预先设定在下表中的一些值，如005A，01A，015A等；每当电流表调到这些值时，只要再读得对应的电压值就可以了”暂且撇开学生实际测得的数值如何，单就预先设定的值005A，由于电流表的最小量程一般为06A，用误差理论分析可知，其测得的值的相对误差已超过 5，所以是不可靠的下面，笔者就具体对量程选择作一分析二、理论分析当前中学实验中所用的电表大部分是磁电式电表，它的基本原理和特征是：指针转角大小与所通入的电流大小成正比，电流方向不同，偏转方向也不同，其准确度等级一般为05，根据误差理论，用这样的电表则量，产生的最大相对误差值为：式中xm为仪表的量程，x为某一示值，N为仪表的准确等级.如用一个量程为060A的电流表，测出的值为0.20A，其最大相对误差：从式看出，在选用电表的量程上，要尽可能使所测数值接近仪表的满量程，这样测得的值的相对误差才比较小，因此，在选定电流表和电压表的量程时，“适当”两字的量就界定在使指示值在刻度盘上的 23以上欧姆表也是由电流表改装而成的，其电路原理图如图1所示如果把红表笔和黑表笔短接，此时外电阻Rx=0，调节R2的值，使电路中的电流等于电流表的满偏电流Ig，则当接上外电阻Rx时有：看到电流I与Rx有一一对应关系，只要将原电流值I改为对应的电阻值Rx，就是欧姆表了，令Rx=R内.则得I=Ig，即电表指针只偏转满刻度的一半，此刻度值称中值电阻R中，它等于欧姆表的内阻R中=R内，有了中值电阻，根据就容易确定其它刻度了如当Rx分别为中值电阻R中的2倍，3倍，时，电路中的电流分别为满偏电流的13，14，即电表指针的偏转角为满偏时的13，14由还可以看出，当RxR中时，有I0，同理可知，测量误差也很大，所以在实用上通常只用欧姆表中间一段来测量考虑到欧姆表各挡量程一般都是成10倍扩大，因此“中间一段”理解为满偏的1434之间，即13R中3R中三、举例有这样一个课外思考题：图2为多用电表的欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300A，内阻r= 100，调零电阻最大值R=50k，串联的固定电阻R0=50，电池电动势E=15V，用它测量电阻Rx，能准确测量的范围是什么？ A30k80k； B31k81k；C056k45k； D20k40k 根据全面分析，其中值电阻而所给的四个选项的范围均在中值的一侧，显然不妥当，因此，无正确选项实际上，如将上题与93高考物理试题第9题比较，不难发现，题目条件完全相同，只是选项改了一下，当时的四个选项为：A30k80k； B3k8k； C300800； D3080 根据取中值附近的这一原则正确的选项应为B.四、结束语综上所述，根据误差理论，电流