测电阻的内接法和外接法有何区别
对伏安法测电阻中电流表内外接法的探讨
对伏安法测电阻中电流表内外接法的探讨
伏安法是一种常用的测量电阻的方法。
在测量电阻时,电流表可以通过内接或外接的方式与电路相连。
内接法是指将电流表的两个端子分别接在电路的待测电阻的两端,这样电流表就在电路的内部进行测量。
内接法的优点是测量精度较高,因为电流表直接接在待测电阻的端子上,因此测量的电流与电路中其他电阻的电流无关。
外接法是指将电流表的一个端子接在电路的待测电阻的一端,另一个端子接在电路的另一端,这样电流表就在电路的外部进行测量。
外接法的优点是测量方便,不用将电流表的两个端子分别接在电路的两端,但是测量精度较低,因为电流表测量的是电路中所有电阻的电流之和,而不是待测电阻的电流。
使用伏安法测电阻时,选择内接法还是外接法要根据测量精度的要求来决定。
如果需要较高的测量精度,则应选择内接法;如果只需要粗略的测量结果,则可以使用外接法。
此外,在使用伏安法测电阻时,还需要注意电流表的精度、电路的电阻大小等因素,以确保测量结果的准确性。
电流表内接法和外接法测量电阻的基本原理
电流表内接法和外接法测量电阻的基本原理一、引言在电路中,电阻是一种重要的电性元件,用于控制电流的流动和稳定电路的工作。
为了准确测量电阻的数值,我们可以采用不同的测量方法,其中包括电流表的内接法和外接法。
本文将深入探讨这两种测量方法的基本原理以及它们的特点和适用范围。
二、电流表内接法测量电阻的原理电流表内接法是通过在待测电阻两端串联连接一块电流表,然后将电阻与待测电阻并联连接,通过观察电流表的示数来测量电阻。
其基本原理如下:1. 欧姆定律根据欧姆定律,电流(I)与电阻(R)和电压(V)之间的关系为:I = V / R,其中V为电压。
通过连接电流表内接法进行测量时,我们可以将电路简化为一个串联电阻回路,这样电流表将直接测量到通过电阻的电流大小。
根据欧姆定律,我们可以通过测量电流和电压来计算电阻的数值。
2. 电流表的阻值在内接法中,电流表作为测量元件,其本身具有阻值。
我们需要将电流表串联在待测电阻上,形成一个更大的串联电阻回路。
根据串联电路的特性,电流将在整个电路中保持不变。
因此,为了准确测量电阻的数值,我们需要将电流表的阻值考虑在内,并进行修正计算。
3. 计算电阻的方法通过内接法测量电阻时,我们首先需要确定电流表的阻值。
然后,我们可以通过测量电流和电压,并应用欧姆定律的公式来计算电阻。
测量电流时,我们可以使用电流表的电流量程,将电流表置于合适的量程档位上,并读取示数。
测量电压时,我们可以使用电压表或万用表来测量电路上的电压,也可以通过测量电流表两端的电压差来计算电压。
三、电流表外接法测量电阻的原理与内接法不同,电流表外接法是将电流表外接在待测电阻上,形成一个并联电路。
其基本原理如下:1. 转换为电流源在外接法中,我们可以将电流表看作一个恒定的电流源。
通过在电流表外接法测量电阻时,我们可以将待测电阻与电流表并联连接,形成一个并联回路。
根据并联电路的特性,电压将在整个电路中保持不变。
通过测量电压和电流表的电流,我们可以计算出待测电阻的数值。
电路测量时内接法与外接法的选择
电路测量时内接法与外接法的选择 根据欧姆定律的变形公式IU R =可知,要测某一电阻x R 的阻值,只要用电压表测出x R 两端的电压,用电流表测出通过x R 的电流,代入公式即可计算出电阻x R 的阻值。
误差原因由于所用电压表和电流表都不是理想电表,即电压表的内阻并非趋近无穷大,电流表也存在内阻,因此实验测量出的电阻值与真实值不同,存在误差。
测量方法通常伏安法测电阻的电路有两个基本连接方法:内接法和外接法(电流表在电压表的内侧还是外侧)。
电路选择在内接法电路中,因为电流表有内阻,在内接法的电路中电流表两端有电压,所以电压表测出的电压是电流表和待测电阻消耗的电压之和,比待测电阻两端的电压值大,利用=U R I计算,这样测得的电阻值比真实值偏大,就产生了实验误差。
内接法测得的电阻值=X A R R R +内,误差原因:电流表的分压作用。
当测阻值大的电阻即X R >>A R 时,用电流表内接法测量电阻误差小。
在外接法电路中,因为电压表中有电流通过,所以电流表测得的电流是待测电阻与电压表中的电流之和,比流过待测电阻的电流值大,利用=U R I计算,这样测得的电阻值比真实值偏小,也产生了实验误差。
外接法测得的电阻值=X V X V R R R R R +外,误差原因:电压表的分流作用。
当测阻值小的电阻即X R <<V R 时,用电流表外接法测量电阻误差小。
采用内外接法的简易判断 当V A R R R ∙=时,内接法和外接法测电阻的相对误差相等; 当R >V A R R ∙时,采用内接法测电阻产生的误差较小; 当R <V A R R ∙时,采用上接法测电阻产生的误差较小。
试触法当待测电阻的阻值完全未知时,常采用内、外接试触法,连接方式如图所示。
电压表右端与b 相接时两表的示数为(),11I U ,电压表右端与c 相接时两表的示数为),(22I U ,如果121211U U I I U I -->,即电流表的示数相对变化小,说明电流表的分压作用显著,待测电阻的阻值与电流表的内阻可以相比拟,误差主要来源于电流表,应选择电流表外接法;如果121211U U I I U I --<,即电流表的示数相对变化大,说明电压表的分流作用显著,待测电阻的阻与电压表的内阻可以相比拟,误差主要来源于电压表,应选择电流表内接法。
怎样选择内接法与外接法
内接法和外接法的选择很多同学在学了伏安法测电阻后,分不清什么时候采用内接法,什么时候采用外接法,仅是知道测大电阻用内阻法,测小电阻用外接法,但在测量既不是很大也不是很小的电阻时,就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。
下面就来谈谈在伏安法测电阻时内接法与外接法的选择。
一. 误差的产生原因伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。
它的测量值和真实值应该是:RUIRUIxx测测测真,==,即使是测量十分准确的电压表和电流表,由于电压表和电流表都有内阻,导致了电阻的测量值和真实值存在误差。
当选用外接法(a)时,电压表与电阻并联,电压表的读数就是电阻两端的电压,但电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流,因此测量值要小于真实值,实际上测量的电阻值是电压表内电阻和电阻并联的阻值。
如果电阻R x的值远小于电压表的内阻R V,电压表分去的电流很小,这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流,所以外接法适合于测小电阻。
当选用内接法(b)时,电流表与电阻串联,电流表的读数就是电阻的电流值,但电压表测的是电阻和电流表的总电压,所以测量值大于真实值,实际上测量的电阻值是电阻与电流表内电阻串联的总电阻值。
如果电阻R x的值远大于电流表的内阻R A,电流表分去的电压很小,这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压,所以内接法适合于测大电阻。
二. 系统的相对误差由于外接法(a)测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻,所以:相对误差=-=+-=+⨯||||R RRR RR RRRRR RxxV xV xxxxx V测100%内接法(b)测量的实际是电阻与电流表的串联电阻,所以:相对误差=-=+-=⨯||||R RRR R RRRRxxx A xxAx测100%当内、外接法相对误差相等时,有R R R RR x x V A x+=,所以,R R R A V 0≈(R R A V <<)为临界值。
当R R R x A V >(即R x 为大电阻)时用内接法,当R R R x A V <(即R x 为小电阻)时用外接法,这样所测的值误差相对较小。
伏安法测电阻(内接法与外接法)
伏安法测电阻(内接法和外接法)【原理】【电路图】电流表外接法【误差分析】1.因为,U的测量值与真实值相等,I的测量值比真实值偏大,所以的测量值比真实值偏小。
2.误差来源:电压表分流。
越小,则电压表分流比例越少,误差越小,∴该电路适合测量小电阻,即:的情况。
3.在外接法中,如果知道电压表内阻,可消除由电压表内阻引起的系统误差。
【电路图】电流表内接法【误差分析】1.因为,U的测量值比真实值偏大,I的测量值与真实值相等,所以的测量值比真实值偏大。
2.误差来源:电流表分压,越大,则电流表分压比例越少,误差越小∴该电路适合测量大电阻,即:的情况。
3.在内接法中如果知道电流表内阻,可消除由电流表内阻引起的系统误差。
【电路选择】(1)方法一:已知待测电阻估计值时——比较法。
若已知待测电阻阻值约为,电流表内阻为,电压表内阻为。
当,即时,说明是大电阻。
当,即时,说明是小电阻。
【口诀】“大内大,小外小”。
解释:大电阻用内接法,测量值比真实值偏大;小电阻用外接法,测量值比真实值偏小.(2)方法二:不知道待测电阻估计值时——试触法。
若不知道待测电阻的估计值,应使用试触法判断应该选用内接还是外接。
【操作】将s分别于a、b接触一下,观察电流表和电压表的示数变化情况。
【判断方法】(1)若电流表示数变化更为显著,说明电阻的电流与电压表的电流更为接近,说明待测电阻阻值与电压表内阻阻值更为接近,即是一个大电阻,应用内接法。
(2)若电压表示数变化更为显著,说明电阻的电压与电流表的电压更为接近,说明待测电阻阻值与电流表内阻阻值更为接近,即是一个小电阻,应用外接法。
【说明】示数变化显著与否看相对值不看绝对值。
【口诀】“流变化大,内;压变化大,外”电流变化大用内接,电压变化大用外接。
(也可以理解为谁误差大让谁测真实值,以便减小误差)。
伏安法测电阻(内接法与外接法)
伏安法测电阻(内接法和外接法)【原理】【电路图】电流表外接法【误差分析】1.因为,U的测量值与真实值相等,I的测量值比真实值偏大,所以的测量值比真实值偏小.2.误差来源:电压表分流。
越小,则电压表分流比例越少,误差越小,∴该电路适合测量小电阻,即:的情况。
3.在外接法中,如果知道电压表内阻,可消除由电压表内阻引起的系统误差。
【电路图】电流表内接法【误差分析】1.因为,U的测量值比真实值偏大,I的测量值与真实值相等,所以的测量值比真实值偏大。
2.误差来源:电流表分压,越大,则电流表分压比例越少,误差越小∴该电路适合测量大电阻,即:的情况。
3.在内接法中如果知道电流表内阻,可消除由电流表内阻引起的系统误差。
【电路选择】(1)方法一:已知待测电阻估计值时——比较法。
若已知待测电阻阻值约为,电流表内阻为,电压表内阻为。
当,即时,说明是大电阻。
当,即时,说明是小电阻。
【口诀】“大内大,小外小”.解释:大电阻用内接法,测量值比真实值偏大;小电阻用外接法,测量值比真实值偏小.(2)方法二:不知道待测电阻估计值时—-试触法。
若不知道待测电阻的估计值,应使用试触法判断应该选用内接还是外接。
【操作】将s分别于a、b接触一下,观察电流表和电压表的示数变化情况。
【判断方法】(1)若电流表示数变化更为显著,说明电阻的电流与电压表的电流更为接近,说明待测电阻阻值与电压表内阻阻值更为接近,即是一个大电阻,应用内接法.(2)若电压表示数变化更为显著,说明电阻的电压与电流表的电压更为接近,说明待测电阻阻值与电流表内阻阻值更为接近,即是一个小电阻,应用外接法。
【说明】示数变化显著与否看相对值不看绝对值。
【口诀】“流变化大,内;压变化大,外”电流变化大用内接,电压变化大用外接。
(也可以理解为谁误差大让谁测真实值,以便减小误差)。
怎样选择内接法与外接法
内接法和外接法的选择很多同学在学了伏安法测电阻后,分不清什么时候采用内接法,什么时候采用外接法,仅是知道测大电阻用内阻法,测小电阻用外接法,但在测量既不是很大也不是很小的电阻时,就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。
下面就来谈谈在伏安法测电阻时内接法与外接法的选择。
一. 误差的产生原因 伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。
它的测量值和真实值应该是:R U I R U I x x测测测真,==,即使是测量十分准确的电压表和电流表,由于电压表和电流表都有内阻,导致了电阻的测量值和真实值存在误差。
当选用外接法(a )时,电压表与电阻并联,电压表的读数就是电阻两端的电压,但电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流,因此测量值要小于真实值,实际上测量的电阻值是电压表内电阻和电阻并联的阻值。
如果电阻R x 的值远小于电压表的内阻R V ,电压表分去的电流很小,这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流,所以外接法适合于测小电阻。
当选用内接法(b )时,电流表与电阻串联,电流表的读数就是电阻的电流值,但电压表测的是电阻和电流表的总电压,所以测量值大于真实值,实际上测量的电阻值是电阻与电流表内电阻串联的总电阻值。
如果电阻R x 的值远大于电流表的内阻R A ,电流表分去的电压很小,这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压,所以内接法适合于测大电阻。
二. 系统的相对误差由于外接法(a )测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻,所以: 相对误差=-=+-=+⨯||||R R R R R R R R R R R R x x V x V x x x x x V 测100% 内接法(b )测量的实际是电阻与电流表的串联电阻,所以: 相对误差=-=+-=⨯||||R R R R R R R R R x x x A x x A x测100% 当内、外接法相对误差相等时,有R R R R R x x V A x +=,所以,R R R A V 0≈(R R A V <<)为临界值。
伏安法测电阻内接法和外接法的区别
伏安法测电阻内接法和外接法的区别
答案解析:
伏安法测电阻内接法和外接法的区别是:
把电流表和电压表当成一个电阻来看,而测得的电流电压是所在位置的真实电压,包含了各自的电阻。
电流表外接,电压是正确的,而电流是有电压表的电流,所以电流不准内接,电流是对的,电压有电流表的电压,电压不准确。
伏安法是一种电化学分析方法,根据指示电极电位与通过电解池的电流之间的关系,而获得分析结果。
是一种较为普遍的测量电阻的方法。
因为是用电压除以电流,所以叫伏安法。
用电压表并联来测量电阻两端的电压,用电流表串联来测量电阻通过的电流强度。
但由于电表的内阻往往对测量结果有影响,所以这种方法常带来明显的系统误差。
有两种接法:外接法和内接法。
所谓外接内接,即为电流表接在电压表的外面或里面。
接在外面,测得的是电压表和电阻并联的电流,而电压值是准确的,根据欧姆定律并联时的电流分配与电阻成反比,这种接法适合于
测量阻值较小的电阻。
接在里面,电流表准确,但电压表测量得到的是电流表和电阻共同的电压,根据欧姆定律,串联时的电压分配与电阻成正比,这种接法适合于测量阻值较大的电阻。
内接法和外接法
利用电压表和电流表测电阻R的电路有两种接法。
(1)电流表内接法电路:如图6-6。
结果:测量值偏大,即R测>R0定性解释:电流表内接时,电流表的读数与R中的电流相等。
但由于电流表的内阻RA≠0,而具有分压作用,使电压表读数大于R两端电压,因此,由R测=U/I 算得的电阻值偏大。
定量分析:因为电压表所量得的是R和RA的串联电压,所以测得值是R和RA的串联等效电阻,绝对误差:相对误差:因此,在待测电阻R>>RA时(这时电流表的分压很小),内接法误差小。
(2)电流表外接法电路:如图6-7。
结果:测量值偏小,即R测<R0。
定性解释:电压表的读数与R两端电压相等。
但由于电压表内阻RV≠∝,而具有分流作用,使得电流表的读数大于流过R的电流,因此由R测=U/I算得的电阻值偏小。
定量分析:因为电流表量得的是通过R和的总电流,所以测得值是R和RV的并联等效电阻。
绝对误差:相对误差:因此,在待测电阻R<<Rv(这时电压表分流很小)时,外接法误差小。
在实测中,内、外接法的选择并不都是理论上越精确就一定越好。
例如:设待测电阻R=5Ω,电流表电阻RA=0.05Ω,电压表电阻Rv=10kΩ。
使用外接法时使用内接法时理论结果似乎说明外接法更好,但实际上我们使用这两种线路所得测量值是会相同的。
这是因为任何一种指针式电表,由于制作时磁钢的强弱、动圈电阻的大小、刻度的间距、阻尼的大小等等因素不可能都绝对相同,因此电表本身就具有一定的误差棗误差等级,中学学生实验使用的电流表、电压表一般都是2.5级电表,即测量误差可达最大刻度值的25%。
在这种情况下,δ内=1%和δ内=0.5‰。
的差别,电表本身已不能反映出来,因此测量结果将相同。
但如果待测电阻是0.5Ω,则内接法的误差就会达到10%!这时就应使用外接法了。
在实测中,不一定都能事先知道待测电阻的大概值,也不一定很清楚和的大小。
为了快速、准确地确定一种较好的接法,可以按以下步骤操作:①将待测电阻R与电流表、电压表如图6-8接好,并将电压表的一根接线K空出。
伏安法测电阻(内接法与外接法)
伏安法测电阻(内接法和外接法)【原理】R=U I【电路图】电流表外接法【误差分析】1.因为R x=UI,U的测量值与真实值相等,I的测量值比真实值偏大,所以R x的测量值比真实值偏小。
2.误差来源:电压表分流。
R x越小,则电压表分流比例越少,误差越小,∴该电路适合测量小电阻,即:R x≪R电压表的情况。
3.在外接法中,如果知道电压表内阻,可消除由电压表内阻引起的系统误差。
【电路图】电流表内接法【误差分析】1.因为R x=UI,U的测量值比真实值偏大,I的测量值与真实值相等,所以R x的测量值比真实值偏大。
2.误差来源:电流表分压,R x越大,则电流表分压比例越少,误差越小∴该电路适合测量大电阻,即:R x≫R电流表的情况。
3.在内接法中如果知道电流表内阻,可消除由电流表内阻引起的系统误差。
【电路选择】(1)方法一:已知待测电阻估计值时——比较法。
若已知待测电阻阻值约为R x,电流表内阻为R A,电压表内阻为R V。
当R xR A >R VR x,即R x2>R A R V时,说明R x是大电阻。
当R xR A <R VR x,即R x2<R A R V时,说明R x是小电阻。
【口诀】“大内大,小外小”。
解释:大电阻用内接法,测量值比真实值偏大;小电阻用外接法,测量值比真实值偏小.(2)方法二:不知道待测电阻估计值时——试触法。
若不知道待测电阻R x的估计值,应使用试触法判断应该选用内接还是外接。
【操作】将s分别于a、b接触一下,观察电流表和电压表的示数变化情况。
【判断方法】(1)若电流表示数变化更为显著,说明电阻的电流与电压表的电流更为接近,说明待测电阻阻值与电压表内阻阻值更为接近,即R x是一个大电阻,应用内接法。
(2)若电压表示数变化更为显著,说明电阻的电压与电流表的电压更为接近,说明待测电阻阻值与电流表内阻阻值更为接近,即R x是一个小电阻,应用外接法。
【说明】示数变化显著与否看相对值不看绝对值。
内接法和外接法
利用电压表和电流表测电阻R的电路有两种接法。
?(1)电流表内接法电路:如图6-6。
结果:测量值偏大,即R测>R0?定性解释:电流表内接时,电流表的读数与R中的电流相等。
但由于电流表的内阻RA≠0,而具有分压作用,使电压表读数大于R两端电压,因此,由R测=U/I 算得的电阻值偏大。
?定量分析:因为电压表所量得的是R和RA的串联电压,所以测得值是R和RA的串联等效电阻,绝对误差:相对误差:因此,在待测电阻R>>RA时(这时电流表的分压很小),内接法误差小。
? (2)电流表外接法电路:如图6-7。
?结果:测量值偏小,即R测<R0。
?定性解释:电压表的读数与R两端电压相等。
但由于电压表内阻RV≠∝,而具有分流作用,使得电流表的读数大于流过R的电流,因此由R测=U/I算得的电阻值偏小。
?定量分析:因为电流表量得的是通过R和的总电流,所以测得值是R和RV的并联等效电阻。
绝对误差:相对误差:因此,在待测电阻R<<Rv(这时电压表分流很小)时,外接法误差小。
?在实测中,内、外接法的选择并不都是理论上越精确就一定越好。
例如:设待测电阻R=5Ω,电流表电阻RA=0.05Ω,电压表电阻Rv=10kΩ。
?使用外接法时使用内接法时理论结果似乎说明外接法更好,但实际上我们使用这两种线路所得测量值是会相同的。
这是因为任何一种指针式电表,由于制作时磁钢的强弱、动圈电阻的大小、刻度的间距、阻尼的大小等等因素不可能都绝对相同,因此电表本身就具有一定的误差枣误差等级,中学学生实验使用的电流表、电压表一般都是2.5级电表,即测量误差可达最大刻度值的25%。
在这种情况下,δ内=1%和δ内=0.5‰。
的差别,电表本身已不能反映出来,因此测量结果将相同。
但如果待测电阻是0.5Ω,则内接法的误差就会达到10%!这时就应使用外接法了。
?在实测中,不一定都能事先知道待测电阻的大概值,也不一定很清楚和的大小。
为了快速、准确地确定一种较好的接法,可以按以下步骤操作:?①将待测电阻R与电流表、电压表如图6-8接好,并将电压表的一根接线K空出。
内接法与外接法 学法指导 不分版本
怎样选择内接法与外接法很多同学在学了伏安法测电阻后,分不清什么时候采用内接法,什么时候采用外接法,仅是知道测大电阻用内阻法,测小电阻用外接法,但在测量既不是很大也不是很小的电阻时,就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。
下面就来谈谈在伏安法测电阻时内接法与外接法的选择。
一. 误差的产生原因伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。
它的测量值和真实值应该是:R U IRUIxx测测测真,==,即使是测量十分准确的电压表和电流表,由于电压表和电流表都有内阻,导致了电阻的测量值和真实值存在误差。
当选用外接法(a)时,电压表与电阻并联,电压表的读数就是电阻两端的电压,但电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流,因此测量值要小于真实值,实际上测量的电阻值是电压表内电阻和电阻并联的阻值。
如果电阻Rx的值远小于电压表的内阻RV,电压表分去的电流很小,这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流,所以外接法适合于测小电阻。
当选用内接法(b)时,电流表与电阻串联,电流表的读数就是电阻的电流值,但电压表测的是电阻和电流表的总电压,所以测量值大于真实值,实际上测量的电阻值是电阻与电流表内电阻串联的总电阻值。
如果电阻Rx的值远大于电流表的内阻RA,电流表分去的电压很小,这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压,所以内接法适合于测大电阻。
二. 系统的相对误差由于外接法(a)测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻,所以:相对误差=-=+-=+⨯||||R RRR RR RRRRR RxxV xV xxxxx V测100%内接法(b)测量的实际是电阻与电流表的串联电阻,所以:相对误差=-=+-=⨯||||R RRR R RRRRxxx A xxAx测100%当内、外接法相对误差相等时,有RR RRRxx VAx+=,所以,R R RA V≈(R RA V<<)为临界值。
当R R Rx A V>(即Rx为大电阻)时用内接法,当R R Rx A V<(即Rx为小电阻)时用外接法,这样所测的值误差相对较小。
内接法和外接法电动势的关系
内接法和外接法电动势的关系
内接法和外接法是电动势(EMF)的两种基本测量方法,它们描述了观察电路中感应电动势的不同方式。
1.内接法:
定义:内接法是指在电路中的导体内部产生感应电动势的测量方法。
这通常发生在一个磁场的变化通过一个闭合电路时。
原理:根据法拉第电磁感应定律,一个变化的磁场可以在闭合电路中产生感应电流。
内接法中,观察者将测量设备(如电压计)直接连接到电路内部,以测量由磁场变化产生的感应电势。
应用:内接法通常用于对特定元件或设备内部感应电势进行直接测量,例如测量电机中的感应电动势。
2.外接法:
定义:外接法是指在电路的外部测量感应电动势的方法。
当磁场变化时,感应电动势通过电路中的导体产生。
原理:同样根据法拉第电磁感应定律,一个变化的磁场可以在闭合电路中产生感应电流。
外接法中,观察者将测量设备连接到电路的外部,以测量由磁场变化产生的感应电势。
应用:外接法通常用于测量整个电路或电器设备中由于磁场变化而引起的感应电动势。
这包括变压器、感应线圈和发电机等设备。
关系:
内接法和外接法实质上描述了观察电动势的位置。
在理论上,它们应该给出相同的结果,因为法拉第电磁感应定律适用于整个电路。
然而,在实际测量中,由于电路元件的内部电阻、电感等因素,内接法和外接法可能会有细微的差异。
因此,在选择测量方法时,需要根据具体情况权衡这些差异。
三种测量电阻方法的比较
动力与电气工程DOI:10.16661/ki.1672-3791.2017.32.049三种测量电阻方法的比较姜辰雨(成都市实验外国语学校 四川成都 610000)摘 要:电阻是电器中非常重要的一个基本元件,测量电阻的方法有很多,在日常生活中常见的主要有万用表法、伏安法、电桥法、电位差计法等,本文主要对其中3种测量进行了分析和比较,寻找其中的差异以及各个方法的优缺点。
关键词:伏安法 补偿法 电桥法 测量电阻中图分类号:TM394.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)11(b)-0049-03电阻是材料的一个重要参量,在各个设备或者工程中都涉及到测量电阻的工作。
比如生活中常用的热水器便是利用了电流磁效应,运用焦耳定律的原理来加热水。
又如电梯中的超载报警器便是个压敏电阻,通过改变阻值来引起电流变化,从而反映电梯中的压力大小。
在高中阶段,我们也学习了有关电阻的算法,可以说电阻的计算是电学习题和实验中最重要的一个部分。
由此可见,电阻在生活中的作用非常大,所以,学习电阻有关的知识就显得尤为重要,电阻阻值的测量也就成了必不可少的重要环节。
通过生活经验和查阅相关资料,在我们日常生活中,常用的测量电阻的方法主要有万用表法、伏安法、电位差计法和电桥法。
电阻按阻值大小可以分为低值电阻(小于1Ω)、中值电阻(1~1×105Ω)和高值电阻(大于1×105Ω)。
如果只是大概了解电阻范围可用万用表法进行测量,需要确定电阻大小可以用伏安法,精确测量电阻大小可以采用电桥法和电位差计法,其中中值电阻用单臂电桥,低值电阻采用双臂电桥;如果想要精确测量电池的内阻的大小可以用电位差计法。
本文将对3种测量方法进行研究比较,分析3种方法的优缺点。
1 伏安法测量电阻伏安法是高中阶段最常用的测量电阻的方法,也是生活中较为简单的测量电阻的方法之一。
因为其安装方便,操作简单,故在许多大小型工程里都能见到伏安法的运用。
关于伏安法测电阻的内接法与外接法.
关于伏安法测电阻的内接法与外接法利用电压表和电流表测电阻R的电路有两种接法。
(1电流表内接法电路:如图1。
结果:测量值偏大,即R测〈R。
定性解释:电流表内接时,电流表的读数与R中的电流相等。
但由于电流表的内阻RA≠0,而具有分压作用,使电压表读数大于R两端电压,因此,由R测=U/I算得的电阻偏大。
定量分析:因为电压表所量得的是R和RA的串联电压,所以测得值是R和RA的串联等效电阻,R测=U/I=R+RA﹥R0绝对误差ΔR内=R测 R=RA。
因此,在待测电阻R》RA时(这时电流表的分压很小,内接法误差小。
(2电流表外接法电路:如图2。
结果:测量值偏小,即R测〈R。
定性解释:电压表的读数与R两端电压相等。
但由于电压表内阻RV≠∞,而具有分流作用,使得电流表的读数大于流过R的电流,因此由定量分析:因为电流表量得的是通过R和RV的总电流,所以测得值是R和RV的并联等效电阻。
因此,在待测电阻R《RV(这时电压表分流很小时,外接法误差小。
在实测中,内、外接法的选择并不都是理论上越精确就一定越好。
例如:设待测电阻R=5Ω,电流表电阻RA=0.05Ω,电压表电阻RV=10KΩ。
理论结果似乎说明外接法更好,但实际上我们使用这两种线路所得测量值是会相同的。
这是因为任何一种指针式电表,由于制作时磁钢的强弱、动圈电阻的大小、刻度的间距、阻尼的大小等等因素不可能都绝对相同,因此电表本身就具有一定的误差——误差等级,中学学生实验使用的电流表、电压表一般都是2.5级电表,即测量误差可达最大刻度值的2.5%。
在这种情况下,δ内=l%和δ外=0.5‰的差别,电表本身已不能反映出来,因此测量结果将相同。
但如果待测电阻是0.5Ω,则内接法的误差就会达到10%!这时就应使用外接法了。
在实测中,不一定都能事先知道待测电阻的大概值,也不一定很清楚RA和RV的大小。
为了快速、准确地确定一种较好的接法,可以按以下步骤操作:①将待测电阻R与电流表、电压表如图3接好,并将电压表的一根接线K空出。
伏安法测电阻(内接法与外接法)
伏安法测电阻(内接法和外接法)【原理】R=U I【电路图】电流表外接法【误差分析】1.因为R x=UI,U的测量值与真实值相等,I的测量值比真实值偏大,所以R x的测量值比真实值偏小。
2.误差来源:电压表分流。
R x越小,则电压表分流比例越少,误差越小,∴该电路适合测量小电阻,即:R x≪R电压表的情况。
3.在外接法中,如果知道电压表内阻,可消除由电压表内阻引起的系统误差。
【电路图】电流表内接法【误差分析】1.因为R x=UI,U的测量值比真实值偏大,I的测量值与真实值相等,所以R x的测量值比真实值偏大。
2.误差来源:电流表分压,R x越大,则电流表分压比例越少,误差越小∴该电路适合测量大电阻,即:R x≫R电流表的情况。
3.在内接法中如果知道电流表内阻,可消除由电流表内阻引起的系统误差。
【电路选择】(1)方法一:已知待测电阻估计值时——比较法。
若已知待测电阻阻值约为R x,电流表内阻为R A,电压表内阻为R V。
当R xR A >R VR x,即R x2>R A R V时,说明R x是大电阻。
当R xR A <R VR x,即R x2<R A R V时,说明R x是小电阻。
【口诀】“大内大,小外小”。
解释:大电阻用内接法,测量值比真实值偏大;小电阻用外接法,测量值比真实值偏小.(2)方法二:不知道待测电阻估计值时——试触法。
若不知道待测电阻R x的估计值,应使用试触法判断应该选用内接还是外接。
【操作】将s分别于a、b接触一下,观察电流表和电压表的示数变化情况。
【判断方法】(1)若电流表示数变化更为显著,说明电阻的电流与电压表的电流更为接近,说明待测电阻阻值与电压表内阻阻值更为接近,即R x是一个大电阻,应用内接法。
(2)若电压表示数变化更为显著,说明电阻的电压与电流表的电压更为接近,说明待测电阻阻值与电流表内阻阻值更为接近,即R x是一个小电阻,应用外接法。
【说明】示数变化显著与否看相对值不看绝对值。
怎样选择内接法与外接法
内接法和外接法的选择很多同学在学了伏安法测电阻后,分不清什么时候采用内接法,什么时候采用外接法,仅是知道测大电阻用内阻法,测小电阻用外接法,但在测量既不是很大也不是很小的电阻时,就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。
下面就来谈谈在伏安法测电阻时内接法与外接法的选择。
一. 误差的产生原因伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。
它的测量值和真实值应该是:RUIRUIxx测测测真,==,即使是测量十分准确的电压表和电流表,由于电压表和电流表都有内阻,导致了电阻的测量值和真实值存在误差。
当选用外接法(a)时,电压表与电阻并联,电压表的读数就是电阻两端的电压,但电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流,因此测量值要小于真实值,实际上测量的电阻值是电压表内电阻和电阻并联的阻值。
如果电阻Rx 的值远小于电压表的内阻RV,电压表分去的电流很小,这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流,所以外接法适合于测小电阻。
当选用内接法(b)时,电流表与电阻串联,电流表的读数就是电阻的电流值,但电压表测的是电阻和电流表的总电压,所以测量值大于真实值,实际上测量的电阻值是电阻与电流表内电阻串联的总电阻值。
如果电阻Rx 的值远大于电流表的内阻RA,电流表分去的电压很小,这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压,所以内接法适合于测大电阻。
二. 系统的相对误差由于外接法(a)测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻,所以:相对误差=-=+-=+⨯||||R RRR RR RRRRR RxxV xV xxxxx V测100%内接法(b)测量的实际是电阻与电流表的串联电阻,所以:相对误差=-=+-=⨯||||R RRR R RRRRxxx A xxAx测100%当内、外接法相对误差相等时,有RR RRRxx VAx+=,所以,R R RA V≈(R RA V<<)为临界值。
当R R R x A V >(即R x 为大电阻)时用内接法,当R R R x A V <(即R x 为小电阻)时用外接法,这样所测的值误差相对较小。
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测电阻的内接法和外接法整理:成荣斌 审核:备课组 班级 姓名 学习小组测电阻时电流在内接与外接是有区别的,我们可以画出其电路图,如图甲、乙所示。
它们各自特点如下:(1)电流表内接法: 电路:如图甲所示。
结果:测量值偏大,即R 测>R 。
在图中电流表内接法中,电流表示数与R 中电流相等,但电流表自身有电阻,R A ≠0,即电流表两端有电压U A =IR A ,电压表示数为R 两端电压和电流表两端电压之和,使电压表读数大于R 两端实际电压,由IUR =测求得的电阻值偏大。
实际上测量的电阻值是电阻与电流表内电阻串联的总电阻值。
如果电阻的值远大于电流表的内阻,电流表分去的电压很小,这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压,所以内接法适合于测大电阻。
(2)电流表外接法 电路:如图乙所示。
结果:测量值偏小,即R 测<R ,为什么会出现偏差呢?在图乙电流表的外接法中,电压表示数为R 两端电压,但电流表示数为通过R 的电流I R 与通过电压表的电流I V 之和,即I =I R +I V ,计算时用的是I ,实际上应为I R ,I>I R ,由IUR =测知,U 较准确而I 偏大,故R 测偏小即R 测<R 。
实际上测量的电阻值是电压表内电阻和电阻并联的阻值。
如果电阻的值远小于电压表的内阻,电压表分去的电流很小,这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流,所以外接法适合于测小电阻。
二. 系统的相对误差内接法(甲)测量的实际是电阻与电流表的串联电阻,所以:相对误差由于外接法(乙)测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻,所以:相对误差当内、外接法相对误差相等时,有,所以,()为临界值。
当(即为大电阻)时用内接法,当(即为小电阻)时用外接法,这样所测的值误差相对较小。
当时,用内、外接法均可。
三. 利用试触法确定内、外接法当大小都不知道时,可用试触法确定内、外接法。
如下图所示的电路,空出电压表的一个接线头,用该接线头分别试触M 、N 两点,观察两电表的示数变化情况,如果,说明电压表内阻带来的影响大,即电阻跟电压表的电阻相差较小,属于“大电阻”,应采用内接法,如果,说明电流表内阻带来的影响大,即电阻跟电流表的电阻相差较小,属于“小电阻”应采用外接法。
滑动变阻器的两种接法比较和选择一、滑动变阻器的两种连接方式如图所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R 0)对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用,通常把图(a )电路称为限流接法,图(b )电路称为分压接法.1.从调节范围上比较分压电路优点:调节范围宽,其次是它的电流,电压都包含了0值且与R 0无关。
2.从方便调节的角度比较其中,在限流电路中,通R L 的电流I L =R R EL +,当R 0>R L 时I L 主要取决于R 0的变化,当R 0<R L 时,I L 主要取决于R L ,特别是当R 0<<R L 时,无论怎样改变R 0的大小,也不会使I L 有较大变化.即R 0越大,电流、电压变化范围越大; R 0越小,电流、电压变化范围越小.在分压电路中,并联电路电阻比小的那个还小,当R 0>>R L 时,R 并≈R L ,所以R L 两端电压随R 0增大而增大,几乎不受负载影响。
当R L 比R 0小或小很多时,R 并≈R 0这时几乎不受影响,不宜采用分压电路。
归纳为:大负载 R 0<R L 时,分压电路 小负载 R 0>R L 时,限流电路 大载分压小限流 3.从两电路连线和节能角度比较从两电路连线方面看,限流电路简单,分压电路复杂。
从两电路节能方面看,限流电路耗能小(EI L ),分压电路耗能大(E (I L +I ap ))。
三、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑,灵活择取.(1)下列三种情况必须选用分压式接法①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路),即大范围内测量时,必须采用分压接法.②当用电器的电阻R L 远大于滑动变阻器的最大值R 0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压接法.因为按图(b )连接时,因R L >>R 0>R ap ,所以R L 与R ap 的并联值R 并≈R ap ,而整个电路的总阻约为R 0,那么R L 两端电压U L =IR 并=R U·R ap ,显然U L ∝R ap ,且R ap 越小,这种线性关系越好,电表的变化越平稳均匀,越便于观察和操作.③若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过R L 的额定值时,只能采用分压接法.(2)下列情况可选用限流式接法①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且R L 与R 0接近或R L 略小于R 0,采用限流式接法.②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压式接法的要求时,采用限流式接法.③没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时,可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.游标卡尺和螺旋测微器1、机械游标卡尺的简介:游标卡尺是精密的长度测量仪器,常见的机械游标卡尺如下图所示。
分度值为0.1mm ,由内测量爪、外测量爪、紧固螺钉、微调装置、主尺、游标尺、深度尺组成。
0~200mm 以下规格的卡尺具有测量外径、内径、深度三种功能, 2、 游标卡尺的零位校准:步骤一:使用前,松开尺框上坚固螺钉,将尺框平稳拉开,用布将测量面、导向面擦干净; 步骤二:检查“零”位:轻推尺框,使卡尺两个量爪测量面合并,观察游标“零”刻线与尺身“零” 刻线应对齐,游标尾刻线与尺身相应刻线应对齐。
否则,应送计量室或有关部门调整。
3、 游标卡尺的测量方法:(外径)步骤一:将被测物擦干净,使用时轻拿轻放;步骤二:松开千分尺的固紧镙钉,校准零位,向后移动外测量爪,使两个外测量爪之间距离略大于被测物体;步骤三:一只手拿住游标卡尺的尺架,将待测物置于两个外测量爪之间,另一手向前推动活动外测量尺,至活动外测量尺与被测物接触为止。
步骤四:读数。
注意:1)测量内孔尺寸时,量爪应在孔的直径方向上测量。
2)测量深度尺寸时,应使深度尺杆与被测工件底面相垂直。
4、 游标卡尺的读数:游标卡尺的读数主要分为三步:1) 看清楚游标卡尺的分度。
10分度的精度是0.1mm ,20分度的精度是0.05mm ,50分度的精度是0.02mm ;2) 为了避免出错,要用毫米而不是厘米做单位;3) 看游标卡尺的零刻度线与主尺的哪条刻度线对准,或比它稍微偏右一点,以此读出毫米的整数值;4)再看与主尺刻度线重合的那条游标刻度线的数值n ,则小数部分是nX 精度,两者相加就是测量值;5)游标卡尺不需要估读。
5、 游标卡尺的保养及保管: 1) 轻拿轻放;2) 不要把卡尺当作卡钳或镙丝扳手或其他工具使用;3) 卡尺使用完毕必须擦净上油,两个外量爪间保持一定的距离,拧紧固定螺钉,放回到卡尺盒内;不得放在潮湿、湿度变化大的地方。
⑴10分度的游标卡尺。
游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm ,比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm 。
读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数,然后用游标读出0.1毫米位的数值:游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐,0.1毫米位就读几(不能读某)。
其读数准确到0.1mm 。
⑵20分度的游标卡尺。
游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm ,比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm 。
读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数,然后用游标读出毫米以下的数值:游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐,毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。
其读数准确到0.05mm 。
⑶50分度的游标卡尺。
游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm ,比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm 。
这种卡尺的刻度是特殊的,游标上的刻度值,就是毫米以下的读数。
这种卡尺的读数可以准确到0.02mm 。
如右图中被测圆柱体的直径为2.250cm 。
要注意:游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的, 所以都不再往下一位估读。
2.螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm (在中线的上侧);可动刻度每旋转一圈前进(或后退)0.5mm 。
在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线,所以相邻两条刻线间代表0.01mm 。
读数时,从固定刻度上读取整、半毫米数,然后从可动刻度上读取剩余部分(因为是10分度,所以在最小刻度后应再估读一位),再把两部分读数相加,得测量值。
上图中的读数应该是。
3.巩固练习1.用游标卡尺测量摆球直径。
游标位置如右图所示,可知摆球直径是 mm。
2.有一游标卡尺,主尺的最小分度是1mm,游标上有20个小的等分刻度。
用它测量一工件的长度,如下左图所示,图示的读数是 mm。
3. 一游标卡尺的主尺最小分度为1mm,游标上有10个小等分间隔,现用此卡尺来测量工件的直径,如上右图所示。
该工件的直径为_________mm。
4.用螺旋测微器测圆柱体直径时,示数如右图,此示数为 mm。
5. 下左图为用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到0.02mm)测定某圆筒的内径时,卡尺上的示数如图可读出圆筒的内径为 mm。
6. 上右图为用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到0.02mm)测定某圆柱的直径时,卡尺上的示数如图。
可读出圆柱的直径为 mm。
7.下图所示,甲、乙游标卡尺的示数分别为甲图 mm,乙图 mm。
8.(1)已知不同的工具测量某物体的长度时,有下列不同的结果:A. 2.4cm B. 2.37cm C. 2.372cm D. 2.3721cm其中,用最小分度值为厘米的刻度尺测量的结果是_______;用游标尺上有10个等分刻度的游标卡尺测量的结果是________。
(2)一同学用一游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一物体的长度.测得的结果如图所示,则该物体的长度L=_______ m。
9.下图是用螺旋测微器测量三根金属棒直径的示意图,从左到右三根金属棒的直径依次为:mm、 mm、 mm。
10.游标卡尺读数为___________ 螺旋测微器的读数为__9.205_____11.读出下图中游标卡尺和螺旋测微器的读数游标卡尺的读数为____11.4_____mm.;螺旋测微器的读数为______0.920___mm.12、下图中50分度游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为___ ___mm和__ _____mm。
012345601234567890cm13、图甲为用螺旋测微器、图乙为用游标尺上有50个等分刻度的游标卡尺测量工件的情况,请读出它们的读数.甲:读数为 mm 乙:读数为mm14、(1)使用游标为10个小等分刻度的游标卡尺测量一物体的尺寸,得到图中的游标卡尺的读数,由于遮挡,只能看到游标的后半部分,图中游标卡尺的读数为cm;(2)从图中读出金属丝的直径为__________mm。