半偏法测电阻的讨论与探究.doc

“半偏法”测电阻的探究与讨论於罗英 （江苏省大港中学，江苏 丹徒 212028）测量电阻的方法有多种，如：“伏安法”、“比较法”、“替代法”、“半偏法”、“欧姆表法”等。 其中“半偏法”通常测电流表或电压表的内阻，有“分流半偏法”与“分压半偏法”之分，这两种方法易混淆，在具体操作时选择哪一种，学生难以掌握，下面就这两种方法进行比较、探究、讨论。一、两种接法的比较、讨论种类项目分流半偏法分压半偏法电路图R1S2GR0S1Va P bSR1R0电路分析1）因电流表的量程很小，根据公式E=IR总，R总应很大，所以选用一个阻值很大的滑动变阻器与之串联。2）为了使电流表易半偏，常用一个定值电阻与之并联分流。1）因电压表的内阻很大，所以用一个阻值很小的滑动变阻器接在电路中起分压限流作用。2）为了使电压表易半偏，通常用一个定值电阻与之串联分压。实验步骤1）在电键合上之前，将滑动变阻器R1调到最大；2）将电键S1闭合,调节R1,使电流表达到满偏Ig；3）不改变R1，闭合S2,调节电阻箱R0，使电流表半偏Ig/2；4）读出电阻箱R0示数，则Rg=R0。1）在电键合上之前，将滑动变阻器R1的滑片移到a点, R0置零；2）将电键闭合,调节R1使电压表满偏Umax；3）不改变R1,增大R0,使电压表半偏Umax /2；4）读出电阻箱R0示数，则 RV=R0。结论分析因R1Rg，若将R0与电流表并联，回路中总电阻近似不变，干路中电流几乎保持Ig不变，当电流表示数为Ig/2时，流过R0的电流也约为Ig/2，所以Rg=R0。因R1Rg。而待测电流表Ig一定，要增大满偏时R1的阻值，选用的电源电动势要适当大一些。 为了使R0的影响降到最低，则使 R1RV，即滑动变阻器最大阻值越小越好，这样在调节R0时，并联支路上的电压变化可忽略不计。说明电阻箱不能用滑动变阻器替换，但滑动变阻器可用阻值很大的电阻箱替换。电阻箱不能用滑动变阻器替换，同时滑动变阻器也不能用电阻箱替换。 二、实例训练Va P bSRR00图 1例1、为了测量一个量程为3.0 V的电压表的内阻，可以采用图1的电路，在测量时，可供选择的步骤如下：A.闭合开关S B.将电阻箱R0的阻值调到最大C.将电阻箱R0的阻值调到零D.调节电阻箱R0的阻值，使电压表示数为 1.5 V，读出此时电阻箱R0的阻值，E.调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为3.0 VF.断开开关SG.将滑动变阻器的滑动触头调到b端H.将滑动变阻器的滑动触头调到a端上述操作步骤中，必要的操作步骤按合理顺序排列应为 。若在步骤中，读出R0的值为2400，则电压表的内阻RV = 。用这种方法测出的内阻RV与其真实值相比偏 。分析与解本题用“分压半偏法”测电阻，因为闭合开关S之前应将电阻箱电阻调为0，电压表的示数要从0开始，然后再调节P使电压表达到满偏，因此上述步骤中B、H多余，合理的顺序为HACEDF，电压表内阻RV =2400，测量值大于真实值。例2、将电流表改装成电压表，需要先测定电流表的内阻Rg，现提供如下实验器材：待测电流表G(Ig=300A，内阻Rg约为2k)；电阻箱R (09999) ；滑动变阻器R0 (010)；低压直流电源(3伏)；开关和导线若干。(1)参考下列实验步骤,设计实验电路图,并按下列实验步骤进行操作： A. 按图正确连接电路,在合上开关之前,滑动变阻器的滑片置于恰当的位置处B合上开关,调节电阻箱与滑动变阻器,使电流表满偏,记下电阻箱阻值R1C. 保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱R的值,使电流表半偏，记下电阻箱阻值R2（2）由上述测量结果,可求得计算电流表内阻的表达式Rg = 。Ga P bSR0R0图 2（3）由于实验方法产生系统误差,电流表内阻的测量值比真实值 。（填“偏大”、“偏小”或“不变”） 分析与解本题要测电流表G的内阻，第一感觉要用“分流半偏法”测量，但分析题中所给实验器材，Rg约为2k，滑动变阻器R0最大阻值只有10，再结合前表中讨论的结果，只能接成“分压半偏法”，如图2所示。（2）因滑动变阻器滑片P不动，调节电阻箱R阻值时近似不变，即，计算得电流表内阻的表达式。（3）使电流表半偏时，,总电阻稍有增大， 变大，即，计算得，测量值比真实值偏大。例3、现有一块59C2型的小量程电流表G（表头）,满偏电流为50A,内阻约为800850,现要测量其内阻，可供选择的器材有：滑动变阻器R1（最大阻值20）；滑动变阻器R2（最大阻值100k）；电阻箱R（最大阻值9999）；定值电阻R0（阻值1k）；电池E1（电动势1.5V）；电池E2（电动势3.0V）；电池E3 （电动势4.5V）；所有电池内阻均不计，单刀单掷开关S1和S2，（1）请画出测量电路图；（2）为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ；选用的电池为 。R2S2GRS1图 3E3 分析与解（1）待测电流表的内阻约为800850，而滑动变阻器有两种，最大阻值分别为20、100k，根据前表中讨论两种方法仿佛都行。但如果采用“分压半偏法”，与例2不同的是电流表G上的最大电压约为，远小于电源电动势，滑动变阻器的滑片只要稍有滑动就可能超出电流表G的量程而损坏电流表，因此本题只能采用“分流半偏法”，如图3所示。（2）为了提高测量