电表内阻的几种测量方法

电表内阻的几种测量方法

电表内阻的几种测量方法

一、电流表内阻测量的方法

灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。它有三个参数：满偏电流g I、满偏时电流表两端的电压g U和内阻g r。一般灵敏电流表的g I为几十微安到几毫安，g r为几十到几

百欧姆，g g

g r

I

U 也很小。将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻，根据提供的器材不同，可以设计出不同的测量方案。练习用多种方法测定电流表的内阻，可以培养学生思维的发散性、创造性、实验设计能力和综合实验技能。本节课拟谈几种测定电流表内阻的方法。

1、利用两个电流表法测电流表的内阻

两个电流表法是利用两块电流表测电阻的一种方法，这一方法的创新思维是运用电流表测电压（或算电压），此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。设计电路时除考虑电流表的量程外，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。

【例1】从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表1A的内阻1r，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并测量多组数据。

（1）画出实验电路图：标明所用器材的代号。

（2）若选取测量中的一组数据来计算1

r ，则所用的表达式=1

r ，式中各符号的意义是： 。器材（代号）与规格如下： 电流表1

A ，量程mA 10，内阻待测（约Ω40）； 电流表2A ，量程A μ500，内阻Ω

=7502r ； 电压表V ，量程10V ，内阻Ω

=k r

102 电阻1R ，阻值约为Ω100； 滑动变阻器2

R ，总阻值约Ω50； 电池E ，电动势V 5.1，内阻很小；

电键K ，导线若干。

分析与解：大多数考生看到此题，第一感觉考虑的就是伏安法，由于没有考虑电表的量程，当然做不正确。少数考生想到要满足“有尽可能高的精确度”的条件，认为电压U 的测定，不能选量程是10V 的电压表。因为电流表两端允许施加的最大电压约为V 4.0，因而电压表不能准确测出电流表的两端的电压，但由于缺乏创新精

神，想不出其他方法，也做不正确。只有极少数有“安安”法新思路的考生才能做正确。

答案：将电流表2A并联在电流表1A的两端，利用电流表测量电压；要满足“多测几组数据”，滑动变阻器2R采用分压接法；实验电路如图所

示，其表达式122

1I r

I

r=

，式中1I、2I、1r、2r分别表示通过电流表1A、2A的电流和它们的内阻。

2、利用“加R”法测电流表的内阻

“加R”法又叫“加保护电阻”法。在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的原则，加保护电阻的方法就应运而生，设计电路时不仅要考虑电压表和电流表的量程，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。

【例2】某电流表的内阻在Ω

-

Ω2.0

1.0之间，现要测

量其内阻，可选用的器材如下：

A. 待测的电流表1A（量程A6.0）；

B. 电压表1V（量程3V，内阻约Ωk2）；

C. 滑动变阻器1R（最大电阻Ω10）；

D. 定值电阻2R（阻值Ω5）；

E. 电源E（电动势4V）

F. 电键S及导线若干。

（1）画出实验电路图；（2）如测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，则电流表1A内阻的表达式为：=A R。

分析与解：许多考生读完此题，就知道实验原

理是伏安法，由于设计电路时没有考虑电压表和电流表的量程，当然做不正确。少数考生想到电

流表的内阻在Ω

1.0之间，量程为A6.0，电流表

Ω2.0

-

上的最大电压为V12.0，因而电压表不能并联在电流表的两端，由于缺乏创新意识，也做不正确。只有极少数有“加R”法新理念的考生才能做正确，因为本题必须将一个阻值为Ω5的定值电阻2R

与电流表串联，再与电压表并联，才满足要求；再者量程为3V 的电压表其量程虽然小于电源电动势（4V ），但可在电路中接入滑动变阻器进行保护；滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式节能些，因而滑动变阻器采用限流的连接方式。故本题设计电路图如图所示；电流表1

A 内阻的表达式为：2R I U R A -=。

3、半偏法

这种方法教材中已做介绍。中学物理实验中常测定J0415型电流表的内阻。此型号电流表的量程为A μ2000-，内阻约为Ω500，实验电路如图所示。 操作要点：按图1连好电路，2S 断开，1

S 闭合，

调节变阻器R ，使待测电流表G 的指针满偏。再将2

S 也闭合，保持变阻器R 接在电路中的电阻不变，调节电阻箱R '使电流表G 的指针半偏。读出电阻箱的示值R '，则可认为R r g '≈。

实验原理与误差分析：认为2

S 闭合后电路中的总电流近似不变，则通过电阻箱的电流近似为2G

I 。所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。

实际上2S 闭合后电路中的总电流要变大，所以通过电阻箱的电流要大于2

G I ，电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。为了减小这种系统误差，要保证变阻器接在电路中的阻值R R '≥100，从而使S 闭合前后电路中的总电流基本不变。R 越大，系统误差越小，但所要求的电源电动势越大。实验中所用电源电动势为8——12V ，变阻器的最大阻值为Ωk 60左右。

4、电流监控法

实验中若不具备上述条件，可在电路中加装一监控电流表G '，可用与被测电流表相同型号的电

流表。电源可用V5.1干电池，R用阻值为Ωk10的滑动变阻器，如图所示。

实验中，先将2S断开，1S接通，调节变阻器R 的值，使被测电流表G指针满偏，记下监控表G'的示值G I'。再接通2S，反复调节变阻器R和电阻箱R'，使G的指针恰好半偏，而G'的示值不变。这时电阻箱R'的示值即可认为等于G的内阻g r。这样即可避免前法造成的系统误差。

用图所示电路测量电流表G的内阻，也可不用半偏法。将开关1S、2S均接通，读出被测电流表G的示值G I、监控表G'的示值G I'、电阻箱的示值R'，则可根据

G G

G

g I

R I

I r

' -

=')

(

计算出电流表G的内阻。

5、代替法

按图所示连接电路，G为待测电流表，G'为监测表，1S为单刀单掷开关，2S为单刀双掷开关。