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          高中物理網

          內接法與外接法

          王尚老師微信

          內接法與外接法的概念

          初中物理課本上都認為電表是理想的,可實際問題并非如此。在我們使用電流表、電壓表測量電阻(以及其他實驗)時,就不得不考慮如何減小實驗誤差。

          在高中物理恒定電路章節中,利用伏安法測量電阻的實驗里,我們講到了內接法與外接法,在這里做一個詳細的表述。

          電流表內接法與外接法并不難理解,我們來看兩幅圖:

          電流表內接法與外接法

          左圖中,電流表在電壓表接線柱的“外側”,我們稱之為外接法;

          而右圖中,電流表在電壓表的“內部”,我們將這種方法稱之為內接法。

          總之,內接法與外接法指的是電流表相對于電壓表的位置。

          電流表內接法與外接法對所測電阻阻值的影響分析

          (1)電流表內接法導致測量值比真實值大

          如上圖右圖所示,電流表測量值為真實值,而電壓表測量值比真實值要大,因為它測量的是Rx與電流表的總電壓。這樣,通過R=U/I來計算;所測量的結果就比真實值要大;因為分子變大了。

          (2)電流表外接法導致測量值比真實值小

          如上圖左圖所示,電流表測量值比真實值要大,因為它測量的是Rx與電壓表的總電流,而電壓表測量值為真實值。這樣,通過R=U/I來計算;所測量的結果就比真實值要??;因為分母變大了。

          高中物理網建議同學們在課下,分別畫出上述兩種測量模式下的U-I圖來(R曲線圖)。

          電流表內接法與外接法讀數

          電流表內接法做實驗,電流表測量值為真實值,而電壓表測量值比真實值要大(為R與電流表兩端電壓之和);

          電流表外接法做實驗,電壓表測量值為真實值,而電流表測量值比真實值要大(為R與電壓表兩條之路的電流之和)。

          電流表內接法與外接法的選取

          取參考量R=√(Ra*Rv);其中Rv、Ra分別代表的是實驗中的電壓表與電流表的阻值;實驗題中待測電阻阻值為Rx;

          當R>Rx的估計值時,我們認為參考量R的值較大,必然是Rv起到了主導作用(Rv的數值太大致使R較大),認為Rv比較理想,選擇外接法。

          當R<Rx的估計值時,我們認為參考量R的值較大,必然是Ra起到了主導作用(Ra的數值太小導致R偏低),認為Ra比較理想,選擇內接法。

          課堂上老師講解速度很快,基本你能跟上,課下很容易忘。要想吃透這里,同學們需要借助上述兩幅圖,在課下多自己推導幾遍,自己自主學習的效率和效果都是最好的。內接法,電流表處于電壓表

          內接法與外接法

          內接法與外接法誤差分析

          我們下面來探究內外兩種接法的誤差。若待測電阻R的阻值較小,采用外接法測出的阻值較為準確,誤差較??;若待測電阻R阻值較大,采用內接法測出的阻值較為準確。

          (1)采用外接法時

          電流表中示數應是流過R的電流IR和通過電壓表電流IV之和,即I=IR+IV,則R=U/I=U/(IR+IV)

          引起誤差的原因是電流I中增加了伏特計的分流電流IV,結果使測得的R數值比實際值要小些。但一般伏特許的內阻RV較大,大約在幾千歐姆左右,如果待測電阻R比電壓表內阻RV小得多,即R〈〈RV,則根據并聯分流的性質,通過電壓表的電流IV很小,可以忽略不計,認為I= IR,因此測量結果較為精確。

          相對誤差為:

          外接法誤差分析

          電壓表的內阻越大,相對誤差越小。

          (2)采用內接法時

          電壓表示數U等于R兩端電壓UR和電流表兩端電壓UA之和U=UR+UA,即,則

          內接法與外接法

          引起誤差的原因是電壓U中增加了電壓表分壓電壓UA,結果使測得的R值比實際值要大些。如果待測電阻R的阻值比電壓表的內阻RA大得多,即R>>RA,根據分壓性質,UA可以忽略不計。認為U= UR,測出的結果較為精確。

          相對誤差為:

          內接法誤差分析

          可見電流表的內阻越小,相對誤差越小。

          待測電阻的阻值大小是相對于所用儀表的內阻來說的。量程大的電流表內阻小,量程小的內阻大;量程大的電壓表內阻大,量程小的內阻小。但量程大的電表每小格表示的安培數或伏特數較大,對于很小的電流和電壓讀不出較準確的值來。

          參考文獻

          閉合電路歐姆定律http://www.ademyakup.com/zt/omdl/470179.html

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