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1、也谈电池对欧姆表测量误差的影响朱行建天津经济技术开发区教育促进中心天津 300457一、问题的提出：2021 年天津市高考物理有这样一道试题。图1所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的偏电流Ir=300A,内阻R=100,可变电阻R的最大阻值为10k,电池的电动势 E=1.5V, 内阻r=0.5，图中与接线柱 A相连的表笔颜色应是色， 接正确使用方法测量电阻 R的阻值时， 指针指在刻度盘的正中央，则R=k.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述 R其测量结果与原结果相比较（填“变大”、“变小”或“不变”）。动势变小、本题的第三问涉及电池对欧
2、姆表测量误差的影响展.化，一般的定性解释是：当电池电内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig,欧姆表内阻 R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的 ，I R内 ERI1 RxF内，可知当R内变小时，I变小,1Rx0欧姆表的示数变大了。图为此，我们作进EI:r + R + RD( 一 i +R + Rg + R”(2)由（1）、（ 2）得:(3)当表用旧电池时(4)由（4）、（ 5）式可得(6)由（3）、（ 6）式可得：=下氏（7）(7)式说明，对于旧表，为了与新表有相同的电流读数，待测电阻的阻值应相应减小。若 新、旧两表接上相同的待测电阻时，则旧表的电流读数
3、将比新表的电流读数小，或者说，旧表的电阻测量值将变大。从(7)式可以看出，电阻测量值的变化与电池的内阻变化无关， 仅与电动势变化有关。这是不难理解的，因为内阻变化的因素可以由欧姆调零电阻来补偿， 而电动势的变化是无法补偿的，将对测量结果造成影响。三、欧姆表实际工作原理：当电池用久了其电动势 E会下降，这时需要通过欧姆调零旋钮进行校正。那么将表棒短路， 指针就不会指在“ 0”欧姆处，这一现象称为欧姆表的零点漂移，它给测量带来一定的系统 误差。由于是通过减小内电阻的值来进行欧姆调零而保侍满偏电流lg不变，因此，电动势下降百分之几，中值电阻就需要下调百分之几，测量的相对误差就达到百分之几。例如电池电
4、动势从1.5V下降到1.2V时込的相对误差就是百分之二十。 这么大的误差显然是不符合欧 姆表的误差要求的。对此最简单的克服方法是调节限流电阻 R的阻值，使表头指针仍回到“ 0”欧姆处。这个方 法虽补偿了零点漂移， 但内电阻发生了较大变化， 若再按原来电阻刻度读数， 便会带来较大 的测量误差。为了不引进较大的附加误差， 应选择恰当的电路来补偿零点漂移， 使得流过整 个回路的电流变化较大，而对内电阻阻值影响很小。现在的问题是如何获得一个内阻基本不变而满偏电流可调的表头，其方法是利用普通表头和若干个固定电阻及一个电位器联适当地接起来所构成的电路，就可以等效为一个内阻基本不变而满偏电流可调的表头，如图
5、2所示。在表头回路里接入对零点偏移起补偿作用的电位器R，电位器的滑动触头把 R分成两部分。当电池的电动势高于标称值时，电路中的总电流 偏大，可将滑动触头下移，减小分流电阻，使分流电流增加。当实际电动势低于标称值时， 可将滑动触头上移，增大分流电阻，从而增大流经表头的电流。改变调零电位器R的滑动触头时，整个表头回路的等效电阻F0随之改变，因而 RfR+R o同样发生变化。但是，如果我们尽可能地把限流电阻 F0取的大些，Ro的变化对Ft的影响就可以很小。可与表盘的中值 电阻对应。在不同挡位依靠配换不同的F0就可以变更中值电阻的大小。tt11L.Tkd -37. SUA 弘忆3,23.2 GKl 匚
6、251.5QX ID 2 77 k-11100 lkoxi 0k0.02mm0150 0.02150200 0.03200300 0.04300500 0.055001000 0.0710001500 0.1015002000 0.142万能角度尺分度值20320 2分度值50320 53齿厚游标卡尺0.02 mmM110齿高、齿厚土 0.02综合误差土 0.03序号测量设备名称级别规格/测量范围最大允许误差备注4焊接检验尺测角尺 30主尺 0.2高度尺 0.3咬边深度尺 0.1宽度尺 0.3间隙尺 0.25柔性周径尺CL尺110cm 0.7211cm 0.9D尺16cm 0.535cm 0.
7、767cm 0.92.微分类单位：mm序号测量设备名称级别规格/测量范围最大允许误差备注1千分尺1级0100 0.004100150 0.005150200 0.006200300 0.007300400 0.008400500 0.0102微米千分尺0级050 0.0025075 0.0033公法线千分尺0100 0.005100150 0.0064杠杆千分尺1级02525-501级2级 0.003 0.00450-7575-100 0.004 0.0065公法线杠杆千分尺0级025 0.0032570 0.00475100 0.0056深度千分尺测微头测量杆025 0.00502550 0
8、.00350100 0.005100300 0.0077内径千分尺50125 0.006125200 0.008200325 0.010 325500 0.012500800 0.0163.表类单位：mm序号测量设备名 称级别规格/测量范 围（mm示值误差备注任意0.1mm任意1mm回程工作 行程1百分表0级030.0050.0080.0030.010见下“表类 测量设备最 大允许误差 值的选用方 法”。050.0120100.0141级030.0070.0100.0050.015050.0180100.序号测量设备名称级别规格/测量范 围示值误差备注任意1mm工作行程回程2大量程百分表0级0
9、200.0100.0250.005见下“表类测量设备最大允许误差0300500.0120.0300.0061级0200.0150.0300.007最大丿允许误差 值的选用方法”。0300500.0150.0400.008序号测量设备名 称级别规格/测量范围（mm示值误差备注相邻误差工作行程3内径百分表分辨力0.01mm带定位 护桥6180.0080.015见下表类测量 设备最大允许 误差值的选用 方法”。18500.0080.504500.0080.025涨簧式240.0080.0124100.0080.01510200.0080.钢球式240.0060.0104100.0080.012101
10、80.0080.0154内径千分表分辨力0.001mm带定位 护桥104000.00350.007序号测量设备名 称级别规格/测量范 围（mm示值误差回程误差mm备注任意0.1mm任意0.02mm任意段5杠杆百分表1级00.8、010.006r 0.0120.003见下“表类测2级0.0080.0150.005量设备最大 允许误差值6杠杆千分表1级00.20.0030.0040.002序号测量设备名 称级别规格/测量范围(mm示值误差备注任意0.2mm工作行程回程7千分表0级010.00300.0040.0见下“表类测量设020.005030.00350.0070.0025050.0081级010.0035P 0.0050.0025备最大允许误差 值的选用方法。020.006030.0040P 0.0080.003005
