综合上述分析:电压表内阻测定可以有多种方法,电流表内阻测定,有一定困难,要采用特殊方法进行。如:已知一个电流表内阻,求测另一只电流表的内阻,可以利用并联电路两端电压相等的原理进行分析,设计可行电路进行测量,所以实际测定中,要根据具体给定的条件,进行合理的设计。
5. 实例分析
为了能对磁电式电表内阻测定有一个全面的了解,提高解决实际问题的能力,现用二道高考题加以分析说明。
例1:(2003全国高考物理(江苏)卷第13题)
要测量一块多用电表直流10 档的内阻 (约为40 ),除此多用电表外,还有下列器材:直流电源一个(电动势E约为1.5V,内阻可忽略不计),电阻一个(阻值R约为150 ),电键一个,导线若干。要求:(1)写出实验步骤;(2)给出 的表达式。
分析:由题意可知,本题主要考查学生对多用电表(相关的各表)的使用,以及综合各表的功能灵活解决实际问题的能力,对实验精度没有严格要求,要求能灵活使用多用电表测电阻、电压和电流。思路分析:要测RA→设法测出RA两端的电压→电源电压E和回路电流测定→能得到全电路的电阻→设法测出其中一部分电阻R→做一个减法间接得到RA。实验步骤:先用电压档测电动势E,再换档至欧姆档测R,再将电源、电流表(10mA)及电阻串联,读出mA表读数I,由全电路欧姆定律RmA+R= ,
解之:RmA= - R。
例2:(2000年全国物理高考16题)
从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。
器材(代号) 规格
电流表(A1) 量程10mA,内阻r1特测(约40Ω)
电流表(A2) 量程500μA,内阻r2=750Ω
电压表(V) 量程10V,内阻r3=10KΩ
; 电阻(R1) 阻值约100Ω,作保护电阻用
滑动变阻器(R2) 总阻值约50Ω
电池(E) 电动势1.5V,内阻很小
电键(K)导线若干
(1)画出电路图,标明所用器材的代号。
(2)若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1=__________________,式中各符号的意义是:______________________________________________________________。
分析:因为A表自身电流能读出,只要设法能测出A表两端电压即可,有许多同学会不假思索地错误在把伏特表并联到A表两端,这是因为伏特表的量程10V,远大于被测电表A允许的最大电压10×10 -3×40=0.4V,因此电压表不能有大角度的偏转,很难能读出正确值,这与题中要求"尽可能高的测量精度"不符合,所以只能考虑用A2来代替电压表了。分析A2代替V表的可行性:由电流表A2的内阻r2可知,将其看成读数为I2r2的电压表,其中I2为通过电流表A2的电流,其满量程时电压为500×10 -6×750=0.375V,这与能加在电流表A1两端的最大电压约0.4V接近,故电流表A2能够大角度偏转。因此可将电流A2作电压表使用并联在A1两端。又因为变阻器的总电阻50 与待测电阻的阻值40 相差不大,故R2即可采用分压器接法,如图a所示,也可限流接法,如图b所示。而这两个电路相比较,图a中改变滑动变阻器阻值,电流表读数的取值范围比图b更大。由r1I1=r2I2,得: ,其中I1、I2可由电流表直接读出,r2为已知值
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