例析測(cè)量電表內(nèi)阻的幾種類型 人教版

1、例析測(cè)量電表內(nèi)阻的幾種類型電學(xué)實(shí)驗(yàn)是歷年高考的重點(diǎn)內(nèi)容，測(cè)量電表的內(nèi)阻又是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一類熱點(diǎn)題型，如1997年、2000年、2001年的全國(guó)高考試卷中均出現(xiàn)過(guò)而學(xué)生在做這類題的時(shí)候得分率卻非常低，針對(duì)這情況，本文將通過(guò)幾個(gè)具體的實(shí)例將這類問(wèn)題進(jìn)行綜合、歸類、總結(jié)、對(duì)比，幫助學(xué)生找出這類問(wèn)題之間的聯(lián)系與區(qū)別一塊電表（一塊電流表或一塊電壓表）1、一塊電流表AR2S2S1R1圖1例1、（2001年，全國(guó)）E為電源，其電動(dòng)勢(shì)為，R1為滑動(dòng)變阻器，R2為電阻箱，A為電流表。用此電路，經(jīng)以下步驟可近似測(cè)量A的內(nèi)阻RA：閉合S1，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)R1，使電流表讀數(shù)等于其量程I0；保持R1不變，閉合S2，調(diào)節(jié)

2、R2，使電流表的讀數(shù)等于I0/2，然后讀出R2的值，取RA=R2（略去原題中的三個(gè)小問(wèn)題）。分析： 、電路圖如圖1、實(shí)驗(yàn)原理：因?yàn)樵诒緦?shí)驗(yàn)中要求滑動(dòng)變阻器R1的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻RA，所以當(dāng)保持R1不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R2的時(shí)候，干路上的電流變化可以忽略不計(jì)，仍認(rèn)為是I0。因此當(dāng)電流表的電流變?yōu)镮0/2時(shí)，通過(guò)變阻箱的電流也為I0/2，再根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知RA=R2。、誤差分析：本實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)自當(dāng)閉合S2，調(diào)節(jié)R2的時(shí)候，電路中的總電阻變小，因此干路中的總電流要比I0略大，由于滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻，所以這個(gè)變化很微小。如果流過(guò)電流表的電流為I0/2，則流過(guò)變阻箱R2的

3、電流I2應(yīng)略大于I0/2，根據(jù)RA I0/2=I2R2，故RA略大于R2 ，即測(cè)量值小于真實(shí)值。2、一塊電壓表例2、為了測(cè)量電壓表的內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備了如下器材：器材(代號(hào))規(guī) 格待測(cè)電壓表（V）量程3V，內(nèi)阻RV待測(cè)（約2k）電阻箱（R）最大阻值9999，最小改變量1滑動(dòng)變阻器（R1）最大阻值50滑動(dòng)變阻器（R2） 最大阻值1k電池（E）電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)電鍵S，導(dǎo)線若干R2R1VS圖2(1)、實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 （填代號(hào)）。(2)、畫(huà)出它的電路圖。 (3)、簡(jiǎn)述操作中所需測(cè)量的物理量，用這些物理量表示待測(cè)電表內(nèi)阻的計(jì)算公式RV= 。（ ）分析與解答：、電路圖如圖2。、實(shí)驗(yàn)原理：閉合開(kāi)關(guān)

4、S，將電阻箱R的示數(shù)調(diào)為零，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表達(dá)到滿偏U0；保持滑動(dòng)變阻器的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電壓表的示數(shù)為滿偏的一半U(xiǎn)0/2，記下此時(shí)電阻箱的示數(shù)R2，則有RV=R2。因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，所以當(dāng)保持滑動(dòng)變阻器R1的位置不變，改變電阻箱的數(shù)值時(shí)，電壓表及變阻箱兩端的電壓可認(rèn)為不變，始終為U0。因此，當(dāng)電壓表的電壓變?yōu)閁0/2時(shí)，則加在變阻箱兩端的電壓也為U0/2，再根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知RV=R2。、誤差分析：本實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)自當(dāng)調(diào)節(jié)R2的時(shí)候，電路中的總電阻變大，總電流變小，因此在電壓表及變阻箱兩端所加的電壓與沒(méi)有串聯(lián)R2時(shí)相比有所增加，但由于滑動(dòng)變阻

5、器的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，所以這個(gè)變化很微小，也就是當(dāng)電壓表的電壓為U0/2，加在變阻箱兩端的電壓U2應(yīng)略大于U0/2，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)：U0/2RV=U2/R2，故RV略小于R2 ，即測(cè)量值大于真實(shí)值。二、兩塊同類型的電表1、兩塊電流表，測(cè)其中一塊電流表的內(nèi)阻例3、（2000年，全國(guó)）從下表中選取出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路來(lái)測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1，畫(huà)在下面的方框中，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的精確度，并能測(cè)出多組數(shù)據(jù)。器材(代號(hào))規(guī)格電流表（A1）量程10mA，內(nèi)阻r1待測(cè)（約40）電流表（A2）量程500A，內(nèi)阻r2=750電壓表（V）量程10V，內(nèi)阻r3=10k電阻（R1）阻值約

6、100，作保護(hù)電阻用滑動(dòng)變阻器（R2） 總阻值約50電池（E）電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小電鍵（S）導(dǎo)線若干 A1A2R2R1S圖3分析與解答：、選擇儀器：首先我們可以肯定，在本實(shí)驗(yàn)中不可能用到電壓表，因?yàn)殡娫吹碾妱?dòng)勢(shì)只有1.5V，而電壓表的量程為10V，最多不到滿偏的1/6，用它來(lái)讀數(shù)誤差太大。因此該實(shí)驗(yàn)?zāi)苡玫降碾姳碇豢赡苡脙蓧K電流表。、實(shí)驗(yàn)原理。兩塊電流表有可能串聯(lián)，也有可能并聯(lián)，但題目中電流表A2的內(nèi)阻r2已知，因此將兩電流表并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)規(guī)律I1r1=I2r2可求出電流表A1的內(nèi)阻r1=I2r2/I1。、電路設(shè)計(jì)?；瑒?dòng)變阻器是作分壓還是作限流，我們通過(guò)計(jì)算便知。加在電流表兩端的電壓最大值U

7、，而滑動(dòng)變阻的最大阻值只有50，如果將滑動(dòng)變阻器接成限流，會(huì)超過(guò)電流表的量程，將它們燒壞。如果僅僅將滑動(dòng)變阻器接成分壓，滑動(dòng)變阻器可調(diào)節(jié)的范圍很小，只有全長(zhǎng)的1/4，這樣測(cè)量的次數(shù)比較少。綜合以上幾個(gè)方面，應(yīng)將定值電阻R1接在干路上用作限流。電路圖如圖3所示。2、兩塊電壓表，測(cè)其中一塊電壓表的內(nèi)阻例5、實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如下：電池E：電動(dòng)勢(shì)約為6V，內(nèi)阻約為1；電壓表V1:量程30V，內(nèi)阻r1約為30k；電壓表V2:量程3V，內(nèi)阻r2約為3k；電壓表V3:量程V，內(nèi)阻r3約為；電阻箱R1：最大阻值9999.9，阻值的最小改變量為；V3V2R2R1S圖4滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值50；電鍵S，導(dǎo)線若

8、干；(1)、用此電路可以精確測(cè)量所給的三塊電壓表中的哪幾塊電壓表的內(nèi)阻？(2)、在可測(cè)的電壓表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)中你要讀出哪些物理量？用所測(cè)量的物理量表示待測(cè)電壓表的內(nèi)阻計(jì)算公式。分析與求解：、選擇儀器。本實(shí)驗(yàn)中有三塊電壓表，但由于V1與V2、V3的量程相差很遠(yuǎn)，因此在測(cè)量時(shí)電壓如果滿足了V1，則V2、V3會(huì)超過(guò)量程而被燒壞；如果電壓滿足了V2或V3則V1中的示數(shù)很小，無(wú)法精確測(cè)量，因此本實(shí)驗(yàn)中能精確測(cè)量的只能是V2和V3。、電路圖如圖4。、實(shí)驗(yàn)原理。閉合S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2及變阻箱R1，使得兩電壓表的指針指在某一適當(dāng)?shù)奈恢?，讀出此時(shí)電阻箱的數(shù)值R0，電壓表V2、V3的示

9、數(shù)U2、U3，再根據(jù)串、并聯(lián)電路的規(guī)律可知：U3=Ir3，I=(U2-U3)/R0，可解出r3=U3R0/(U2-U3)。一塊電壓表，一塊電流表。1、測(cè)定電壓表的內(nèi)阻A1VRS圖6例6、(1997年，全國(guó))某電壓表的內(nèi)阻在20k-50 k之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材：待測(cè)電壓表V（量程3V），電流表A1（量程200A），電流表A2（量程5mA），電流表A3（量程A），滑動(dòng)變阻器R（最大阻值1k），電源（電動(dòng)勢(shì)4V），電鍵S。(1)、所提供的電流表中，應(yīng)選用 （填寫(xiě)字母代號(hào)）。(2)、為了盡量減小誤差，要求測(cè)多組數(shù)據(jù)，試在方框中畫(huà)出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖。分析與解答： 、電路的

10、設(shè)計(jì)。因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中要測(cè)量的是電壓表的內(nèi)阻，而有三塊不同量程的電流表，因此我們應(yīng)該從中選取一塊來(lái)完成本實(shí)驗(yàn)。電壓表能夠測(cè)量出加在自身兩端的電壓，而電流表能夠測(cè)量出通過(guò)自身的電流，所以直接將兩塊表串聯(lián)。、儀器的選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖，首先我們對(duì)電流表的量程進(jìn)行估算。，因此應(yīng)選擇電流表A1。、滑動(dòng)變阻器的作用。為了盡量減小誤差，要求測(cè)多組數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器只能用作分壓。因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的最大阻值是1k，遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，如果用作限流，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)變化很小，不便多次測(cè)量。2、測(cè)定電流表的內(nèi)阻例7、電流表的內(nèi)阻在0.1 -0.2 之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：

11、A、待測(cè)電流表A1（量程）；B、電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為2k）；C、電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約為10 k）；D、滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值10 ）；E、定值電阻R2（阻值5 ）；F、電源E（電動(dòng)勢(shì)4V）；G、電鍵S及導(dǎo)線若干。(1)、電壓表應(yīng)選 。(2)、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，如測(cè)得電壓表的讀數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，則電流表A1的內(nèi)阻的表達(dá)式為：RA= 。分析與解答：、儀器的選擇。很明顯，電源的電動(dòng)勢(shì)只有4V，如果選擇量程為15V電壓表V2，則電壓表最大的示數(shù)不足滿偏的1/3，讀數(shù)誤差較大，因此應(yīng)選擇量程為3V的電壓表V1。R2R1ASV1圖7、電路的設(shè)計(jì)。因?yàn)橛须妷罕砗碗娏鞅?，要測(cè)電流表的內(nèi)阻，首先想到的是將電壓表直接接在是流表的兩端，由歐姆定律可求出電流表的內(nèi)阻。但由于本題中電流表的內(nèi)阻很小，在0.1 -0.2 之間，因此電流表兩端的電壓也很小，最大為，這樣用最小量程為3V的電壓表無(wú)法準(zhǔn)確讀數(shù)，所以應(yīng)將阻值為5 定值電阻R2串聯(lián)在電流表中，這樣歐姆定律算出的電阻便是定值電阻及電流表內(nèi)阻之和，即。電路圖如圖7所示。綜上所述，如果只有一塊