图11-3-3所示,R为调零电阻.
当红黑表笔短接,调节调零电阻,使表头指针
E满偏,则有Ig=Rg+R+r.
E r G R 当红、黑表笔间接入某电阻Rx时,有
EIx=Rg+R+r+Rx,可见每一个Rx都有一个对应的
红表笔 黑表笔
图11-3-3
电流值Ix,只要在表盘上标明与Ix对应的Rx值,就可用它来测量未知电阻Rx.
a.刻度问题:Ix与Rx不成比例,所以欧姆表的刻度不均匀,一般欧姆表的零刻度在表盘的右端(即电流的满偏位置),且越往左刻度密度越大.
b.读数问题:表盘中值(恰好等于此时欧姆表的内阻)附近,刻度较均匀,因此在具体测量中,最好使指针位于中央附近,为此应合理选挡.
c.指针偏转及换挡问题:如果选挡不合适,应重新选挡.
若指针偏转角度较小,说明待测电阻R很大,则应选倍率高一挡的挡位; 若指针偏转角度太大,说明待测电阻R很小,则应该减小倍率.
说明:每换一次档,都需重新欧姆调零(即红黑表笔短接,调节调零电阻,使表头指针满偏,也就是电阻的零刻度处)后再测.
④注意事项:
a.多用电表在使用前,应观察指针是否指电流表零刻度,若有偏差,应用螺丝刀调节多用电表中间的定位螺丝,使多用电表的指针指电流表的零刻度.
b.测电阻时,待测电阻要跟别的元件和电源断开,不能用手接触表笔的金属杆.
c.合理选择欧姆挡的量程,使指针尽量指在表盘中间位置附近.
31
d.换用欧姆挡的另一量程时,一定要重新进行电阻调零,才能进行测量. e.读数时,应将表针示数乘以选择开关所指的倍数.
f.测量完毕时,要把表笔从测试孔中拔出,选择开关应置于交流电压最高挡或OFF挡,若长期不用多用电表时,应把电池取出.
例3: (2000年北京西城测试)某同学用万用表测电阻Rx,所用万用表的欧姆挡有×1、×10、×100、×1 k四挡,他粗测时用×100挡,调零后测量时发现指针偏转角度太小,为了获得较为准确的测量值,他的正确做法是___________________________________________.
4.半偏法测电阻
⑴并联电阻箱法:测量电流表的内阻Rg,可用并联“半偏法”测出,电路如实验图11-3-9所示.
测量原理:Ⅰ.闭合S1,调节R的大小,使电流表满偏;
Ⅱ.闭合S2后,R大小不变,改变电阻箱R′的阻
图11-3-9
值,使电流表半偏.流过电阻箱R′的电流与通过电流表的电流相等,则R′=Rg.
注意:Ⅰ.滑动变阻器的阻值很大,在闭合S1前,其阻值应调至最大. Ⅱ.测电流表内阻时,在S2闭合后,不能再调节R,以保持电路中总电流不变.
Ⅲ.测电流表内阻时,必须确保R>>R′.
误差分析:当S2闭合后,R总减小→I总增大,当流过电流表的电流为Ig/2时,流过电阻箱R′的电流大于Ig/2,故R'?Rg,即并联“半偏法”测得的
32
电流表内阻小于真实值.
⑵串联电阻箱法:测量电压表的内阻RV,可用串联“半偏法”测出,电路如实验图11-3-10所示.
测量原理:Ⅰ.闭合S1、S2后,调节R的滑动头位置,使电压表满偏;
Ⅱ.打开S2,使R的滑动头位置不变,改变电阻箱R′的阻值,使电压表半偏.电阻箱R′的分压与电压表的分压相同,则R'?RV.
注意:Ⅰ.滑动变阻器的阻值相对电压表V的内阻很小,在闭合S1前,其阻值应调至最左端.
Ⅱ.测电压表内阻时,在S2打开后,不能再调节R的滑动头位置,以保持支电路中的电压不变.
Ⅲ.测电压表内阻时,必须确保RV>>R.
误差分析:当S2打开后, R总增加→I总减小→U并增大,当电压表两端的电压为V/2时,电阻箱两端电压大于V/2,故R'>RV,即串联“半偏法”测得的电压表内阻大于真实值.
例6: 在“把电流表改装为电压表的实验”中,需要利用如图11-3-11所示的电路测定电流表的内阻,步骤如下:
①闭合开关S1,调节R1,使电流表指针偏转到满刻度;
②再闭合开关S2,调节R2,使电流表指针偏转到满刻度的一半;
33
图11-3-10
图11-3-11
③读出R2的阻值,即认为rg?R2.
已知电流表满偏电流为500μA,其内阻约在100Ω左右.实验室配有的可变电阻有:
A.电阻箱(0~10Ω) B.电阻箱(0~9999Ω) C.滑动变阻器(0~200Ω) D.滑动变阻器(0~20 kΩ)
⑴电路图中R1应选________,R2应选________.
⑵若上述实验中,读得R2的阻值为100Ω,则电流表内阻的测量值和真实值相比________(填“偏大”或“偏小”).
⑶若将此电流表改装成量程为2 V的电压表,应____联一个阻值为_______Ω的电阻.
5.用滑动变阻器组成限流电路和分压电路
在用伏安法测电阻或半偏法测电阻时,常需要多测几组数据求平均值减小误差,电路中就需要用到滑动变阻器,滑动变阻器有两种解法:限流电路和分压电路.
设用电器电阻R0,滑动变阻器最大电阻值为R,设电压U不变. ⑴限流电路:滑动变阻器的限流电路如图11-3-12所示.滑动变阻器串联在总路里起到分压限流作用. R0中的电流变化范围:
R U
34
R0 图11-3-12
I?UU. R0上的电压变化范围:U?U~R0U,可见R比R0的电~R0R0?RR0?R阻值大时,R0中的电流变化范围及R0上的电压变化范围较大.
⑵分压式电路:用滑动变阻器组成分压式电路如图11-3-13所示. R0两端的电压变化范围U=U~0,电流变化范围
R0 R U 图11-3-13
I?U~0.可见采用分压式接法时电压、电流变化R0范围总是较大,但通过滑动变阻器的电流较大,要求滑动变阻器的额定电流要大于U,否则会烧坏变
R阻器.且R远小于R0时,R0上电压调节较均匀.
⑶限流接法与分压接法的选择
①通常情况下(满足安全条件),由于限流电路能耗较小,因此,优先考虑以限流接法为主.
②在下面三种情况下必须要选择分压接法:题目所提供的实验仪器,电表量程或待测电阻的最大允许电流小于限流电路中最小电流;变阻器总电阻小于被测电阻;要求待测电阻的电压从零开始连续变化.
说明:
在限流电路中,对测量电路而言,全电阻较大的变阻器起粗调作用,全电阻较小的变阻器起微调作用;在分压电路中,变阻器的粗、微调作用正好与限
例7: 用伏安法测量一个定值电阻的阻值,备用器材如下 : 待测电阻Rx(阻值约为25kΩ)
35