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电流表内阻测量的几种方法
灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。它有三个参数:满偏电流、满偏时电流表两端的电压和内阻。一般灵敏电流表的为几十微安到几毫安,为几十到几百欧姆,也很小。将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻,根据提供的器材不同,可以设计出不同的测量方案。练习用多种方法测定电流表的内阻,可以培养学生思维的发散性、创造性、实验设计能力和综合实验技能。本文拟谈几种测定电流表内阻的方法。
一. 半偏法
这种方法教材中已做介绍。中学物理实验中常测定J0415型电流表的内阻。此型号电流表的量程为0-200,内阻约为,实验电路如图1所示。
操作要点:按图1连好电路,S2断开,S1闭合,调节变阻器R,使待测电流表G的指针满偏。再将S2也闭合,保持变阻器R接在电路中的电阻不变,调节电阻箱R’使电流表G的指针半偏。读出电阻箱的示值R’,则可认为。
实验原理与误差分析:认为S2闭合后电路中的总电流近似不变,则通过电阻箱的电流近似为。所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。实际上S2闭合后电路中的总电流要变大,所以通过电阻箱的电流要大于,电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。为了减小这种系统误差,要保证变阻器接在电路中的阻值,从而使S2闭合前后电路中的总电流基本不变。R越大,系统误差越小,但所要求的电源电动势越大。实验中所用电源电动势为8-12V,变阻器的最大阻值为左右。
二. 电流监控法实验中若不具备上述条件,可在电路中加装一监控电流表G’,可用与被测电流表相同型号的电流表。,R用阻值为的滑动变阻器,如图2所示。
实验中,先将S2断开,S1接通,调节变阻器R的值,使被测电流表G指针满偏,记下监控表G’的示值。再接通S2,反复调节变阻器R和电阻箱R’,使G的指针恰好半偏,而G’的示值不变。这时电阻箱R’的示值即可认为等于G的内阻。这样即可避免前法造成的系统误差。
用图2所示电路测量电流表G的内阻,也可不用半偏法。将开关S1、S2均接通,读出被测电流表G的示值、监控表G’的示值、电阻箱的示值R’,则可根据计算出电流表G的内阻。
三. 代替法
按图3所示连接电路,G为待测电流表,G’为监测表,S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。
先将S2拨至与触点1接通,闭合S1,调节变阻器R,使监测表G’指针指某一电流值(指针偏转角度大些为好),记下这一示值。再将单刀双掷开关S2拨至与触点2接通,保持变阻器R的滑片位置不变,调节电阻箱R’,使监测表G’恢复原来的示值,则可认为被测电流表G的内阻等于电阻箱的示值。
用这种方法,要求监测表的示值要适