下面内容是测量电压表内阻的常用技巧及其操作要点,结合实验原理与操作步骤综合整理:
一、伏安法
原理:基于欧姆定律 \( R = \fracU}I} \),通过测量电压表自身电压 \( U \) 和流经的电流 \( I \) 计算内阻。
操作:
- 将电压表与电流表串联,接入分压式电路(若电压表内阻远大于滑动变阻器阻值)。
- 调节滑动变阻器,记录多组电压 \( U \) 和电流 \( I \) 数据,通过 \( R_V = \fracU}I} \) 计算内阻。
适用场景:电压表内阻较大(数千欧以上),需高灵敏度电流表配合。
二、“伏伏”法
原理:利用两块电压表串联或并联,通过分压关系计算内阻。
操作:
- 串联法:将待测电压表 \( V_1 \) 与另一已知内阻的电压表 \( V_2 \) 串联,测量总电压 \( U_2 \) 和 \( V_1 \) 的电压 \( U1 \),公式为 \( RV1} = \fracU1 \cdot RV2}}U_2 – U_1} \) 。
- 分压法:搭配电阻箱或定值电阻,通过调节分压比例间接计算。
适用场景:无合适电流表时,需已知内阻的辅助电压表。
三、半偏法
原理:通过调节电阻箱使电压表指针半偏,近似认为电阻箱阻值等于内阻。
操作:
- 将电压表与滑动变阻器、电阻箱串联,先调节至满偏电压 \( U_m \) 。
- 保持滑动变阻器阻值不变,调节电阻箱使电压表半偏,此时电阻箱阻值 \( R_0 \) 即近似为电压表内阻 \( R_V \) 。
误差分析:因分压电路总电阻变化,实际 \( R_V > R_0 \),需修正公式或采用改进电路。
四、替代法
原理:用电阻箱替代电压表,保持电路情形不变,通过等效阻值确定内阻。
操作:
- 将待测电压表接入电路,记录其电压示数 \( U \)。
- 用电阻箱替换电压表,调节电阻箱使电路总电压恢复为 \( U \),此时电阻箱阻值即为内阻 \( R_V \) 。
优点:无体系误差,适用于高精度测量。
五、欧姆表直接测量
操作:
- 将欧姆表调至合适量程(如 \( \times 100 \) 档)。
- 直接测量电压表两端,欧姆表读数即内阻。
适用场景:快速粗略测量,精度较低。
六、已知电动势法
原理:利用电源电动势 \( E \),通过串联电阻箱调节电压,推导公式 \( R_V = \fracU \cdot R}E – U} \) 。
操作:
- 串联电源、电阻箱和电压表,调节电阻箱阻值 \( R \),记录电压表读数 \( U \)。
- 代入公式计算内阻。
- 高精度需求:优先选择替代法或半偏法(需修正误差)。
- 快速测量:使用欧姆表或伏安法简化电路。
- 无电流表:采用伏伏法或分压式电阻箱法。
每种技巧需根据实验器材和精度要求灵活选择,注意电路连接方式(分压或限流)以减少体系误差。