“電流表內(nèi)阻測量”的幾種實(shí)驗(yàn)方法探究

宋朝昱

作為一名高中生，我酷愛物理，尤其喜歡物理實(shí)驗(yàn)，我喜歡開展小組合作、探究學(xué)習(xí)，下面我將一次小組探究“電流表內(nèi)阻測量”的幾種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法向各位老師和同學(xué)們做匯報(bào)，敬請大家批評指正。

一、“半偏法”測電流表內(nèi)阻

電流表內(nèi)阻的測量，習(xí)題中常見的是“半偏法”。

如圖1所示，R為電位器，R′為電阻箱，測量方法及原理如下：合上開關(guān)S1（S2處于斷開狀態(tài)）調(diào)整R的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，再合上開關(guān)S2，調(diào)整電阻箱R′的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到正好是滿刻度的一半。此時，可認(rèn)為rg=R′。

對于結(jié)論的得出，可通過下面的計(jì)算來分析。

根據(jù)閉合電路歐姆定律和電路知識可列如下方程：（下式中E為電源的電動勢，rg為電流表的內(nèi)阻，r為電源的內(nèi)阻）

分析可知：只有當(dāng)R比R′大得多時，才有rg≈R′，即電流表的內(nèi)阻近似等于此時電阻箱的阻值，而導(dǎo)致Ig測∠rg真，造成測量誤差的主要原因是R′并入電路后，干路電流變大，實(shí)際流過R′的電流大于流過電流表的電流。

反思：半偏法測電流表內(nèi)阻的改進(jìn)。

如圖2所示，圖中G為待測內(nèi)阻的電流表，G1為量程略大于G的電流表，R為電位器，R′為電阻箱，實(shí)驗(yàn)如下：閉合開關(guān)S1，調(diào)整R的阻值，使電流表G達(dá)到滿偏，并記下此時G1的示數(shù)I；再閉合S2，同時調(diào)整R′與R的阻值，在保證G1示數(shù)為I的情況下，使電流表G半偏，則有rg=R，此方案操作稍有難度，但規(guī)避了圖1中干路電流變大的問題，該方案對電位器的要求也不高，也不失為一種好方法。

二、“替代法”測電流表內(nèi)阻

如圖3所示，圖中G為待測內(nèi)阻的電流表，G1為量程略大于G的電流表，R為電位器，R′為電阻箱，實(shí)驗(yàn)如下：按電路圖連接好電路，閉合開關(guān)S1、S3（S2處于斷開狀態(tài)），調(diào)整R的阻值，使電流表G1達(dá)到合適的示數(shù)，記下此時G1的示數(shù)I；然后斷開S3，閉合S2，調(diào)整R′的阻值，使G1的示數(shù)與上步操作相同，即達(dá)到I，則此時便有rg=R′。此方案可使電流表內(nèi)阻的測量值比較準(zhǔn)確，并且對電位器的要求也不高，操作方便且誤差小。

三、“計(jì)算法”測電流表的內(nèi)阻

電路圖如圖4所示，圖中G為待測內(nèi)阻的電流表，R為電位器，R′為電阻箱，G1為量程略大于G的電流表。閉合開關(guān)S1，調(diào)整R的阻值，使電流表G1偏轉(zhuǎn)，記下此時G1的示數(shù)I；然后閉合開關(guān)S2，通過調(diào)整R′和R的阻值，保證G1的示數(shù)仍為I，記下此時的阻值R1和電流表G的示數(shù)I1；再次調(diào)整R′和R的阻值，保證G1的示數(shù)仍為I，記下此時R′的阻值R2和電流表G的示數(shù)I2，則根據(jù)并聯(lián)電路中電流關(guān)系可得：

這樣便可通過計(jì)算的形式，求出rg的值，方案易操作且誤差小。

在對電流表內(nèi)阻測量時，我們的團(tuán)隊(duì)提出了以上三種方案，均可大大減小測量誤差，提高精確率。教育家孔子說：“三人行，必有我?guī)煛！焙献魈骄繉W(xué)習(xí)是我們之間互教互學(xué)、互愛互助的過程，能促進(jìn)我們對問題更深入的思考和理解。我要感謝我的團(tuán)隊(duì)，感謝我的老師，感謝我的同學(xué)，并以此文獻(xiàn)給幫助我成長的人，不妥之處，懇請老師們批評指正。

（指導(dǎo)教師：周 健）

（作者單位：陜西省商南縣一高）