測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻常見電路的誤差分析
摘要：在物理教學(xué)中有許多計(jì)算問題要求特別精確，但是教師和學(xué)生在解決過程中卻會(huì)出現(xiàn)誤差。本文對(duì)物理教學(xué)中的測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻常見電路的誤差進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：物理；誤差；定值電阻測(cè)量；滑動(dòng)變阻器測(cè)量；電流表
實(shí)驗(yàn)《測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》是以閉合電路的歐姆定律為原理的間接測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，需要用電表測(cè)出電壓和（或）電流，根據(jù)閉合電路的歐姆定律計(jì)算出測(cè)量結(jié)果。若不計(jì)電表的內(nèi)阻，由于電表對(duì)電路的影響，不可避免的會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；由于電表的讀數(shù)誤差，不可避免的會(huì)產(chǎn)生偶然誤差。選擇不同的電表和不同的測(cè)量方法，產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差不盡相同，了解系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和大小，是合理選擇電表、測(cè)量電路的依據(jù)，是減小系統(tǒng)誤差，提高測(cè)量精度的前提。下面就此實(shí)驗(yàn)四種常見電路產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差逐一做以分析。
電路一：用電流表、定值電阻測(cè)量
點(diǎn)評(píng)：分析有： , .可見，用該法測(cè)量，電動(dòng)勢(shì)不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；內(nèi)阻測(cè)量值等于真實(shí)值加電流表的內(nèi)阻，測(cè)量值偏大。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是電流表的分壓作用，絕對(duì)誤差等于電流表的內(nèi)阻。由于量程大的電流表內(nèi)阻小，選用電流表大量程檔可以減小系統(tǒng)誤差。但由于干電池的電動(dòng)勢(shì)約 v，電路中僅電流表和電源的內(nèi)阻之和就有2Ω多，電路中的最大電流不會(huì)超過 A，用大量程電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，讀數(shù)誤差較大，測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的偶然誤差。綜合考慮還是選小量程測(cè)量誤差小，通常選 A的檔為宜。同時(shí)定值電阻的阻值不宜太大，約小于5Ω為宜，否則，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小且偏轉(zhuǎn)不靈敏，不便進(jìn)行測(cè)量。若用多次測(cè)量求平均值的方法減小偶然誤差，改變定值電阻阻值時(shí)，差值不宜太大，以零點(diǎn)幾變化為宜。
電路二、用電壓表、定值電阻測(cè)量
三、用電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器測(cè)量
1. 電流表外接法
點(diǎn)評(píng)：分析有， , .測(cè)量結(jié)果和第一類相同。同理，電表選大量程系統(tǒng)誤差小，但偶然誤差大。綜合考慮應(yīng)選量程適當(dāng)小的電表測(cè)量精度高。滑動(dòng)變阻器應(yīng)選全電阻小的，這樣可以保證接入電路的電阻不會(huì)太大，致使電路中的電流太小，電表指針偏轉(zhuǎn)不靈敏，不便測(cè)量。同時(shí)，阻值小的滑動(dòng)變阻器比阻值大的滑動(dòng)變阻器在改變電阻時(shí)差值小，測(cè)量數(shù)據(jù)多，便于用求平均值的方法減小偶然誤差。
2. 電流表內(nèi)接法
參考文獻(xiàn)：
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作者單位：甘肅武威第十五中學(xué) 733000
Error Analysis of Common Circuits for Measuring Electromotive Force and Internal Resistance
GAO Jiazhen
Abstract: In physics teaching, many computational problems require accuracy, while teachers and students always have errors in problem-solving. This paper makes an error analysis of common circuits for measuring electromotive force and internal resistance in physics teaching.
Key words: physics; errors; fixed resistance measurement; slide rheostat measurement; ampere meter
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