试触法选择电流表内接还是外接的依据
河南省浚县职业中专 李叔芳
在利用伏安法测电阻的实验中,若不知道被测电阻的大约值,一般采用试触法.
试触法是这样的:若不知Rx 的大概值,为了选择正确的电路接法以减小误差,可将电路如图一所示连接,只空出电压表的一个接头S,然后将S分别与a,b接触一下,观察电压表和电流表的示数变化情况.若电压表示数有显著变化,说明电压表的分流作用比较强,即Rx是一个高值电阻,应选用内接法,应接b测量;若电流表示数有显著变化,说明电流表的分压作用比较强,即Rx是一个低值电阻,应选用电流表外接法,应接a处测量.
这种判断方法任何一种辅导资料上都可以看到,然而在具体的练习中我们会看到仅仅有这种笼统的说法是行不通的!怎样才算示数有明显变化呢 判断的依据是什么呢 下面我们一起来看一个例子:
[例]某同学在利用伏安法测电阻时,由于不知待测电阻的阻值范围,而无法确定电流表是内接还是外接,他利用试触法进行确定.当外接时如左图所示,○V的示数为2.2V,○A的示数为5.0mA;改为内接时如右图所示,○V的示数为2.8V,○A的示数为4.0mA.该同学要获得较精确的测量结果,应选取电流表内接还是外接 被测量电阻的阻值是多少
[解1]以第一次测量为依据,由测量的数据可以看出,两次测量电压表读数变化了0.6V,占第一次电压表读数的3/11;电流表读数变化了1.0mA,占第一次读数的3/15,显然电压表的变化较大.说明两种接法中电流表对电阻测量的影响较大,即电流表的分压作用较大,所以应该选择电压对电阻测量影响较小的电路进行测量,即选电流表外接法.电阻的阻值为R= U/I=2.2/5×10-3 =400 .
[解2]以第二次测量为依据.由测量的数据可以看出,两次测量电压表读数变化了0.6V,占第二次电压表读数的3/14;电流表读数变化了1.0mA,占第二次读数的3/12,显然电流表的变化较大.说明两种接法中电压表对电阻测量的影响较大,即电压表的分流作用较大,所以应该选择电流对电阻测量影响较小的电路进行测量,即选电流表内接法.电阻的阻值为R= U/I=2.8/4×10-3 =700 .
[解3]以两次测量中的准确值为依据.左图中,由于电流表外接,电流表测量的电流为电阻和电压表的电流之和,而电压表测量的只有电阻的电压,所以电压值2.2V是准确的;在右图中,电压表测量的是电阻和电流表的电压之和,电流表测量的只有电阻的电流,所以电流值4.0mA是准确的.我们根据R=U/I=2.2/4.0×10-3 =550 .
分析:第一种和第二种解法分别以测量的先后次序为依据,进行分析和解题,得出相反的结论.我们说在试触法的尝试中,怎样试触是没有先后次序的,我们不能因为先按照左图试触就按照左图为依据;那若按解法2按照右图试触就按照右图为依据,很显然是没有任何科学依据的.同一个题目,解1和解2分别得出不同的结论.第三种解法看似正确,因为计算中用的都是实验中的准确值,但是我们要知道,电压的准确值和电流的准确值分别存在于不同的电路中,而公式R=U/I中的U和I必须是相对应的,U=2.2V,I=4.0mA不可能出现在同一个电路中,所以我们不能拿两个实验电路的不对应值来计算电阻的阻值.说不好听点就是驴唇不照马嘴.因此以上三种解法都是错误的!
那么我们该怎样根据实验数据判断使用内接法还是外接法呢 判断电压的变化时,我们以准确的电压为依据,得出由于电流表的分压造成的电压变化多大;判断电流的变化是时,我们以准确的电流为依据,得出由于电压表的分流造成的电流变化有多大,然后再将两者作以比较,选出变化比较小的,也就确定了究竟使用内接法还是外接法.
本题解法应为:
[正确解法]两次电压表的示数差为0.6V,相对于准确的电压值变化了3/11;两次电流表的示数差为1.0mA,相对于准确的电流值变化了3/12.我们看到是电压的变化大一些,即电流表的分压作用更明显,所以应选择电流表外接法,即本题的左图.则测量的电阻应为:R=U/I=2.2/5.0×10-3 =440 . |
