高中物理-半偏法

半偏法

半偏法的概念

半偏法是一种科学巧妙的测定电表内阻的方法，常见的有“半偏电流法”和“半偏电压法”。

半偏电流法是利用电流半偏来测定电流表内电阻的方法。

半偏电压法是利用电压半偏来测定电压表内电阻的方法。

下面，高中物理网编辑与同学们来深入分析利用半偏法来测量电流表的内电阻；而利用半偏法测量电压表内电阻请见这篇文章《半偏法测量电压表内阻》。

借助半偏法测电流表内阻的实验

利用半偏法测量电流表内阻的电路图如上图所示。

实验器材

待测电流表G、电源、滑动变阻器、电阻箱、电键2个、导线若干。

具体步骤

1.按上图连接电路图，保持两个电键处于打开位置，使滑动变阻器R1置于最大电阻位置。

2.闭合电键S1，调整滑动变阻器R1，使电流表G指针满偏。

3.保持滑动变阻器R1调整好的触头位置不变，闭合电键S2。

4.调整电阻箱R2的阻值，使电流表G指针半偏。

5.读取R2的示数，该示数即为电流表G的内阻。

实验原理

基本原理：并联电路各支路两端电压相等。

G与R2属于并联关系，两端电压相等。因为G电流由满偏变为半偏，消失的那一半的电流通过了R2，因此通过两者的电流是相等的。

因为G与R2两端电压相等，通过的电流相等，则电阻必然相等，因此R2的读数即为G的内阻阻值。

半偏法测电流表内阻的理论误差分析

如图所示电路，闭合S1使电流表指针偏转到满刻度，根据全电路欧姆定律可得：

E=Ig（R＋rg+r）（rg为电流表内阻；Ig为电流表的示数），

合上开关S2，保持R不变，调节电阻箱R’使电流表指针偏转到正好是中间刻度Ig/2，这时有

同时有

解以上三个方程可得

当R+r>>R′时，rg=R′，即电流表的内阻等于此时电阻箱的电阻值。

实验的基本要求：R>>R′。

误差分析：由于该过程中，R的电阻较大，我们近似的把整个过程中的干路电流当作不变的。

但是实际情况中,随着S2的闭合，整个电路中的电流将会变大,但实际上我们仍然按照电流不变时的电流来计算的，所以将导致通过G灵敏电流表的电流为原来一半时(半偏)，通过变阻器R′的电流将比通过G待测灵敏电流表的电流要大，又因为R′与G并联，电压一样，所以实际的变阻器读数R′将小于G待测灵敏电流表的电阻(内阻)，所以，半偏法测电阻测出的电阻要小于实际电阻，原因是电流将要改变。