《半偏法完整李》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半偏法完整李（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、半偏法与改装专题电流计（表头）由于构造的原因，一般只能测量较小的电流和电压。如果要用它来测量较大的电流和电压，就必须进行改造，以扩大其量程。万用表的原理就是对微安表头进行多量程改装而来。1、表头的主要参数的测定表头(毫安表、电流计)的主要参数：量程和内阻。量程是指针偏转满刻度时可测的最大电流值，也称满偏电流。表头的线圈有一定内阻，用表示。测量内阻的方法很多，本实验采用替代法。 考查方式一 测电表内阻两种半偏法测电阻1 限流半偏法（1）实验原理如图1所示，其中R为电位器（或滑动变阻器），R为电阻箱，G为待测电表。 （2）实验操作顺序按原理图连结好电路，断开S1、S1，将R阻值调到最大； 合上S1
2、，调节R，使电表G达到满偏； 保持R阻值不变，再合上S2，调节R，使G达到半偏；断开S1，记下R的阻值； 在RR时，Rg=R。 （3）误差分析 本实验是在RR的情况下，并入R后，对总电阻影响很小，即认为干路电流仍等于Ig时，近似认为Rg=R。但实际上并入R后，总电阻减小，干路电流IIg，通过R的电流IRIg/2，因此，RgR即R测R真。所以测量值比真实值偏小，而且Rg越小，测量误差越小。 2 分压半偏法 （1）实验原理如图2所示，其中R为滑动变阻器，R为电阻箱，V为待测电表。 （2）实验操作顺序 连结电路，断开S，并将滑片置于最右端，调节R=0； 合上S，调节滑动变阻器R，使电表达到满偏； 保
3、持滑片位置不动，调节电阻箱R的阻值，使电表半偏； 断开S，记下R的读数； 在RR时，Rv=R。 （3）误差分析 本实验是在RUg/2，因此，RRv 即R测R真。所以测量值大于真实值，而且Rv越大，测量误差越小。 综上所述，用半偏法测电表内阻时，一般需要一个滑动变阻器和电阻箱，而且滑动变阻器的电阻与待测电阻悬殊较大。当待测电阻阻值远大于滑动变阻器的总电阻时，用分压半偏法，测量值偏大；当待测电阻远小于滑动变阻器的总电阻时，用限流半偏法，测量值偏小。简记为“大大小小”（即测大电阻，用分压半偏，测量值偏大；测小电阻，用限流半偏，测量值偏小）。 高考题型例1 现要测定一只量程为1V，内阻Rv约900的电
4、压表内阻，可供选择的器材有：A、待测电压表；B、滑动变阻器（最大阻值1000，额定电流1A）；C、滑动变阻器（最大阻值10，额定电流1A）；D、电阻箱（最大阻值999.9）；E、电阻箱（最大阻值99.9）；F、电池组（电动势为3V，内阻约1）；另外还有导线和开关若干。（1）为了用半偏法较准确测量该电压表的内阻，应选图3甲、乙两种电路中的_电路。（2）除了电池组、导线、开关和待测电压表外，还需要从提供的器材中选用。（3）用上述方法测出的电压表内阻的测量值Rv_(填“大于”、“等于”或“小于”)电压表内阻的真实值。简析 用半偏法测电阻时，应选用与待测电阻阻值悬殊较大的滑动变阻器，因此，滑动变阻器应
5、选用C，又由于待测电阻RV远大于滑动变阻器的阻值，所以，应选用分压半偏，即图（乙）；当然测量值大于真实值；电阻箱应选D。例2（2）如图（甲）表示某电阻R随摄氏温度t变化的关系，图中R0表示0时的电阻，K表示图线的斜率 若用该电阻与电池（E，r）、电流表Rg、变阻器R串连起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到了一个简单的“电阻测温计”实际使用时要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t1t2，则t1的刻度应在t2的 侧（填“左”、“右”）； 在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系。请用E、R0、K等
6、物理量表示所测温度t与电流I的关系式：t ；由知，计算温度和电流的对应关系，需要测量电流表的内阻（约为200）已知实验室有下列器材：A. 电阻箱（099.99）；B. 电阻箱（0999.9）；C. 滑线变阻器（020）；D. 滑线变阻器（020k）此外，还有电动势合适的电源、开关、导线等请在方框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻Rg的电路；在这个实验电路中，电阻箱应选 ；滑线变阻器应选 （只填代码） R2AS1R1rS2RtORARR0BR甲RARRgR/r乙甲R解：（2）右（1分）（2分）B （1分） ；D（1分） 电路图（2分） 例3要测量内阻较大的电压表的内电阻，可采用“电压半值法”，其
7、实验电路如图9所示。其中电源两端的电压值大于电压表的量程， 电阻箱R2的最大阻值大于电压表的内电阻。R2S2S1VR1c a先将滑动变阻器R1的滑动头c调至最左端，将R2的阻值调至最大，依次闭合S2和S1，调节R1使电压表满偏，然后断开S2，保持滑动变阻器的滑动头c的位置不变，调节R2使电压表半偏，此时R2的示数即可视为电压表的内电阻值。 （1）实验时，在断开S2调节R2的过程中，a点与滑动变阻器的滑动头c之间的电压应 。（2）实验室备有如下四个滑动变阻器，它们的最大阻值分别为A10B1kC10kD100k为减小测量误差，本实验中的滑动变阻器R1应选择 。（填序号）解:（1）保持基本不变（或保
8、持不变） （2）A（每问3分，共6分）例4（12分）用半偏法测电流表内阻，提供的器材如下：AR1R2SS1干电池(电动势E约为1.5V，内阻r约为10)、待测电流表A(050A，内阻约4k)、电阻箱R1、R2（均为099999.9）、电键、导线若干。实验电路如图，有关实验操作及测量如下：只闭合S，当调节R1到26090.0时，电流表A满偏；再闭合S1，R2调为3770.0时，电流表A半偏，由此可得电流表的内阻Rg的测量值为 。半偏法测量电流表内阻时，要求R1Rg（比值R1/Rg越大测量误差越小），本实验中R1虽比Rg大，但两者之比不是很大，因此导致Rg的测量误差较大。具体分析如下：电流表A半偏
9、时的回路总电阻比全偏时的回路总电阻 （填“偏大”或“偏小”），导致这时的总电流 （选填“变大”或“变小”），半偏时R2 Rg（填“大于”或“小于”）。为减小Rg的测量误差，可以通过补偿回路总电阻的方法，即把半偏时回路的总电阻的变化补回来。具体的数值可以通过估算得出，实际操作如下：在中粗测出Rg后，再把R1先增加到 用第问中的有关条件求得具体数值，再调节R2使电流表 。用这时R2的值表示Rg的测量值，如此多次补偿即可使误差尽量得以减小。答：(12分) （每空2分）3770.0 偏小 变大 小于 27975 半偏AS1S2R1RE例5（2）有一电流表，量程为1mA，内阻rg约为100。要求测量其内
10、阻。可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为99999.9；滑动变阻器甲，最大阻值为10k；滑动变阻器乙，最大阻值为2k；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，内阻不计；开关2个，导线若干。 采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：a.断开S1和S2，将R调到最大；b.合上S1，调节R使满偏；c.合上S2，调节R1使半偏，此时可认为的的内阻rgR1。试问：（）在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择；电源E应该选择。（）认为内阻rgR1，此结果与的rg真实值相比。（填“偏大”、“偏小”、“相等”）【答案】（）R0滑动变阻器甲E2（
11、）偏小【分析】（）根据半偏法的测量原理，R1必须选R0；由于电流表的满偏电流很小，要求R1的阻值很大，故R应选滑动变阻器甲，电源选择E2，误差较小。 （）根据闭合电路的欧姆定律及电路特点可得：合上S1，调节R使满偏：Ig合上S2，调节R1使半偏（电路中的总电流）：I故：IIg。所以，通过电阻箱的电流IR1：IR1Ig用U表示电阻箱两端电压，则R1rg即：rgR1故：认为内阻rgR1，此结果与的rg真实值相比偏小。例6（2011上海物理第29题）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下： 待测电流表G1 (05mA，内阻约300
12、)，电流表G2 (010mA，内阻约100)，定值电阻R1 (300)，定值电阻R2 (10)，滑动变阻器R3 (01000)，滑动变阻器R4(020)，干电池(1.5V)，电键S及导线若干。(1)定值电阻应选 ，滑动变阻器应选 。(在空格内填写序号)(2)用连线连接实物图。(3)补全实验步骤：按电路图连接电路， ；闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1，G2的读数I1，I2； ；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示。(4)根据I2- I1图线的斜率及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式 。【解析】由并联电路规律得I1r1=(I2 -I1) R1，解得I2=(1+) I1
13、.有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1 的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是 请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验必须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连接好），并标出所选元件的相应字母代号： 由上问写出V1内阻RV的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。【解析】由待测电压表V1的量程2V和内阻约2k可估算出待测电压表V1中最大电流大约为I=1mA，远小于电流表A的量程，所以电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流。可利用串联电路的电流相等和分压关系设计电路如图所示，由=解得RV=。【答案】：电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流；测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示； RV=，U1表示电压表V1的读数，U2表示电压表V2的读数，即表示电压表V1和R2串联的总电压。【点评】此题考查电压表内阻的测量。半偏法测电阻专题21、把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G
