試觸法電表偏轉(zhuǎn)變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)測試與分析

張?zhí)鞛?付佳+李豐果

摘 要：選擇三個(gè)不同阻值段的電阻，對(duì)測量電阻時(shí)電流表內(nèi)外接中電流表和電壓表的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，并從偏轉(zhuǎn)格數(shù)差和相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差兩個(gè)角度對(duì)電表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行分析。其結(jié)果表明，其偏轉(zhuǎn)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，故可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接。

關(guān)鍵詞：伏安法測電阻；電流表內(nèi)外接；試觸法；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）7（S）-0061-3

1 引 言

伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)是中學(xué)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)測量中，由于電壓表的內(nèi)阻不可能無窮大，電流表的內(nèi)阻也不可能為零，因此電壓表的分流和電流表的分壓使得測量中不可避免地產(chǎn)生了誤差。易德文等推導(dǎo)了內(nèi)、外接法的判定條件，并選擇了三個(gè)不同阻值的電阻進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但判定的前提是要對(duì)待測電阻的阻值進(jìn)行估計(jì)。

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，電流表和電壓表的內(nèi)阻往往沒有給出，同時(shí)待測電阻的阻值也未知。因此，無法直接利用電流表和電壓表的內(nèi)阻與待測電阻的阻值來確定電流表內(nèi)接還是外接。試觸法是在這一背景下提出的，即通過判斷電表的偏轉(zhuǎn)大小來判斷電流表是內(nèi)接還是外接。利用試觸法判斷電流表是內(nèi)接還是外接的條件有學(xué)者進(jìn)行了探討。實(shí)際上試觸法判別條件的核心在于能否清晰地比較電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)的大小。因此，本文首先測量不同阻值的電阻時(shí)電流表和電壓表在內(nèi)外兩種接法時(shí)的偏轉(zhuǎn)，然后從偏轉(zhuǎn)格數(shù)差和相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差兩個(gè)角度對(duì)偏轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行分析。

2 測量方法和測量儀器

2.1 電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)的測試方法

試觸法中電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)測量的主要電路如圖1所示。測試步驟為：① 將待測電阻Rx與電流表、電壓表按圖1接好，并將電壓表的一根接線K空出。② 將K先后觸碰電流表的兩個(gè)接線柱a、b。③ 比較兩次觸碰時(shí)電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)變化情況：若電壓表偏轉(zhuǎn)變化相對(duì)于電流表的偏轉(zhuǎn)變化明顯，說明電流表的分壓作用明顯，應(yīng)該使用外接法，K接a；若電流表偏轉(zhuǎn)變化相對(duì)于電壓表的偏轉(zhuǎn)變化明顯，說明電壓表的分流作用明顯，應(yīng)使用內(nèi)接法，K接b。

2.2 測量儀器

電流表為C31/1-A（上海良標(biāo)智能終端股份有限公司），級(jí)別為0.5級(jí)；電壓表為C31/1-V（上海良標(biāo)智能終端股份有限公司），級(jí)別為0.5級(jí)；六位電阻箱為J2361（余姚市環(huán)中教學(xué)儀器有限公司），阻值調(diào)節(jié)范圍為0～9999.9 Ω，剩余電阻為0.05Ω。測試前用惠斯通電橋?qū)﹄妷罕砗碗娏鞅韮?nèi)阻進(jìn)行了測量。電流表7.5 mA檔時(shí)的內(nèi)阻rA0為4.96Ω；電流表150 mA檔時(shí)的內(nèi)阻rA1=0.25Ω； 電流表1.5 A檔時(shí)的內(nèi)阻rA2=0.025Ω。電壓表3 V檔時(shí)的內(nèi)阻rV1為1500Ω；電壓表15 V檔的內(nèi)阻rV2為7520Ω。

3 測量結(jié)果與分析

將電阻分1～30Ω、30～400Ω和450～1500Ω三個(gè)段進(jìn)行測量。

3.1 不同電阻電流表兩種接法偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.1.1 1～30 Ω電阻段

圖2中△I表示電流表外接時(shí)電流表的偏轉(zhuǎn)

格數(shù)I1與內(nèi)接時(shí)偏轉(zhuǎn)格數(shù)I2之差，即△I=I1-I2；△U表示外接時(shí)電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)U1與內(nèi)接時(shí)偏轉(zhuǎn)格數(shù)之差U2，即△U=U1-U2。坐標(biāo)中的負(fù)號(hào)表示電表內(nèi)接偏轉(zhuǎn)格數(shù)比外接偏轉(zhuǎn)格數(shù)大（下同）。從圖2中可以看出：電流表偏轉(zhuǎn)格數(shù)差△I

呈現(xiàn)出隨著阻值的增大而增大的趨勢，而電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差△U則呈快速減小后振蕩緩慢減小的趨勢。當(dāng)Rx<12Ω時(shí)，△U大于△I，說明電壓表的偏轉(zhuǎn)變化比電流表的偏轉(zhuǎn)變化大，特別是當(dāng)Rx<2.5Ω時(shí)，也就是說電流表的分壓作用比較明顯，此時(shí)應(yīng)選擇外接法。當(dāng)10Ω

3.1.2 40～400Ω電阻段

從圖3中我們可以看出，基本在整個(gè)電阻段，電流表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差都大于電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差。在本電阻段測試中，電壓表的內(nèi)阻rV2=7520Ω；電流表的內(nèi)阻rA1= 0.25Ω；臨界阻值R0 =43.4Ω。當(dāng)Rx>70Ω時(shí)，△I明顯大于△U，說明電壓表的分流比較明顯，應(yīng)采用內(nèi)接法。但需注意的是△I并非隨待測電阻阻值的增大而線性增大。

3.1.3 450～1500Ω電阻段

從圖4中我們可以看出，在整個(gè)電阻段，電流表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差遠(yuǎn)大于電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差。在本段測試中，電壓表的內(nèi)阻rV2=7500Ω；電流表的內(nèi)阻rA2= 0.025Ω；臨界阻值R0 = 13.7Ω。與圖2不同的是△I隨待測電阻值的增大而線性增大。

從以上三段測試中我們可以看出：在1～30Ω電阻段，對(duì)于阻值小于10Ω和阻值大于25Ω的待測電阻可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接；在40～400Ω電阻段，對(duì)于阻值大于70Ω的待測電阻可以通過試觸法來判斷；對(duì)于450～1500Ω電阻段，則整個(gè)電阻段都可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接。但當(dāng)待測電阻Rx在臨界阻值R0附近時(shí)，就難以利用試觸法判斷采用外接法還是內(nèi)接法。

3.2 不同電阻電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

參考文獻(xiàn)[1]，對(duì)于三個(gè)電阻段電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，采用相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差可以更為明確顯示電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律。

3.2.1 電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.2.1.1電流表外接

外接法產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差

3.2.1.2電流表內(nèi)接

3.2.2 不同電阻電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.2.2.1 1～30Ω電阻段

3.2.2.2 40～400Ω電阻段

3.2.2.3 450～1500Ω電阻段

4 結(jié) 論

針對(duì)文獻(xiàn)[2]和[5]中對(duì)于試觸法的兩種不同觀點(diǎn)，本文從小到大選擇了三個(gè)不同阻值段的電阻，對(duì)伏安法測量中電流表內(nèi)外接法的電流表和電壓表偏轉(zhuǎn)進(jìn)行了測量和分析。從結(jié)果中可以看出：對(duì)于阻值接近于臨界阻值的電阻（本文測試中阻值在10Ω和25Ω之間的電阻），用試觸法無法判斷電流表是外接還是內(nèi)接。而對(duì)于小于10Ω或大于25Ω電阻可以通過比較電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)情況判斷電流表是采用外接還是內(nèi)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]易德文，盛忠志.伏安法測電阻時(shí)安培表采用內(nèi)、外接法的判定條件[J]. 大學(xué)物理，2004，（6）：43.

[2]陳清梅，邢紅軍，朱南. 也談伏安法測電阻時(shí)電流表內(nèi)、外接法的判定條件[J]. 大學(xué)物理，2007，（9）：42.

[3]李鴻彬.也談伏安法測電阻時(shí)“試觸法”判斷電流表連接方式[J]. 中學(xué)物理，2011，（17）：25.

[4]何崇榮. 用試觸法判斷電流表內(nèi)接和外接的依據(jù)[J]. 中學(xué)物理，2011，（13）：34.

[5]郭保忠. 淺談試觸法之偽[J].中學(xué)物理，2012，（9）：29.

（欄目編輯 王柏廬）

摘 要：選擇三個(gè)不同阻值段的電阻，對(duì)測量電阻時(shí)電流表內(nèi)外接中電流表和電壓表的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，并從偏轉(zhuǎn)格數(shù)差和相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差兩個(gè)角度對(duì)電表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行分析。其結(jié)果表明，其偏轉(zhuǎn)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，故可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接。

關(guān)鍵詞：伏安法測電阻；電流表內(nèi)外接；試觸法；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）7（S）-0061-3

1 引 言

伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)是中學(xué)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)測量中，由于電壓表的內(nèi)阻不可能無窮大，電流表的內(nèi)阻也不可能為零，因此電壓表的分流和電流表的分壓使得測量中不可避免地產(chǎn)生了誤差。易德文等推導(dǎo)了內(nèi)、外接法的判定條件，并選擇了三個(gè)不同阻值的電阻進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但判定的前提是要對(duì)待測電阻的阻值進(jìn)行估計(jì)。

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，電流表和電壓表的內(nèi)阻往往沒有給出，同時(shí)待測電阻的阻值也未知。因此，無法直接利用電流表和電壓表的內(nèi)阻與待測電阻的阻值來確定電流表內(nèi)接還是外接。試觸法是在這一背景下提出的，即通過判斷電表的偏轉(zhuǎn)大小來判斷電流表是內(nèi)接還是外接。利用試觸法判斷電流表是內(nèi)接還是外接的條件有學(xué)者進(jìn)行了探討。實(shí)際上試觸法判別條件的核心在于能否清晰地比較電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)的大小。因此，本文首先測量不同阻值的電阻時(shí)電流表和電壓表在內(nèi)外兩種接法時(shí)的偏轉(zhuǎn)，然后從偏轉(zhuǎn)格數(shù)差和相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差兩個(gè)角度對(duì)偏轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行分析。

2 測量方法和測量儀器

2.1 電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)的測試方法

試觸法中電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)測量的主要電路如圖1所示。測試步驟為：① 將待測電阻Rx與電流表、電壓表按圖1接好，并將電壓表的一根接線K空出。② 將K先后觸碰電流表的兩個(gè)接線柱a、b。③ 比較兩次觸碰時(shí)電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)變化情況：若電壓表偏轉(zhuǎn)變化相對(duì)于電流表的偏轉(zhuǎn)變化明顯，說明電流表的分壓作用明顯，應(yīng)該使用外接法，K接a；若電流表偏轉(zhuǎn)變化相對(duì)于電壓表的偏轉(zhuǎn)變化明顯，說明電壓表的分流作用明顯，應(yīng)使用內(nèi)接法，K接b。

2.2 測量儀器

電流表為C31/1-A（上海良標(biāo)智能終端股份有限公司），級(jí)別為0.5級(jí)；電壓表為C31/1-V（上海良標(biāo)智能終端股份有限公司），級(jí)別為0.5級(jí)；六位電阻箱為J2361（余姚市環(huán)中教學(xué)儀器有限公司），阻值調(diào)節(jié)范圍為0～9999.9 Ω，剩余電阻為0.05Ω。測試前用惠斯通電橋?qū)﹄妷罕砗碗娏鞅韮?nèi)阻進(jìn)行了測量。電流表7.5 mA檔時(shí)的內(nèi)阻rA0為4.96Ω；電流表150 mA檔時(shí)的內(nèi)阻rA1=0.25Ω； 電流表1.5 A檔時(shí)的內(nèi)阻rA2=0.025Ω。電壓表3 V檔時(shí)的內(nèi)阻rV1為1500Ω；電壓表15 V檔的內(nèi)阻rV2為7520Ω。

3 測量結(jié)果與分析

將電阻分1～30Ω、30～400Ω和450～1500Ω三個(gè)段進(jìn)行測量。

3.1 不同電阻電流表兩種接法偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.1.1 1～30 Ω電阻段

圖2中△I表示電流表外接時(shí)電流表的偏轉(zhuǎn)

格數(shù)I1與內(nèi)接時(shí)偏轉(zhuǎn)格數(shù)I2之差，即△I=I1-I2；△U表示外接時(shí)電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)U1與內(nèi)接時(shí)偏轉(zhuǎn)格數(shù)之差U2，即△U=U1-U2。坐標(biāo)中的負(fù)號(hào)表示電表內(nèi)接偏轉(zhuǎn)格數(shù)比外接偏轉(zhuǎn)格數(shù)大（下同）。從圖2中可以看出：電流表偏轉(zhuǎn)格數(shù)差△I

呈現(xiàn)出隨著阻值的增大而增大的趨勢，而電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差△U則呈快速減小后振蕩緩慢減小的趨勢。當(dāng)Rx<12Ω時(shí)，△U大于△I，說明電壓表的偏轉(zhuǎn)變化比電流表的偏轉(zhuǎn)變化大，特別是當(dāng)Rx<2.5Ω時(shí)，也就是說電流表的分壓作用比較明顯，此時(shí)應(yīng)選擇外接法。當(dāng)10Ω

3.1.2 40～400Ω電阻段

從圖3中我們可以看出，基本在整個(gè)電阻段，電流表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差都大于電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差。在本電阻段測試中，電壓表的內(nèi)阻rV2=7520Ω；電流表的內(nèi)阻rA1= 0.25Ω；臨界阻值R0 =43.4Ω。當(dāng)Rx>70Ω時(shí)，△I明顯大于△U，說明電壓表的分流比較明顯，應(yīng)采用內(nèi)接法。但需注意的是△I并非隨待測電阻阻值的增大而線性增大。

3.1.3 450～1500Ω電阻段

從圖4中我們可以看出，在整個(gè)電阻段，電流表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差遠(yuǎn)大于電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差。在本段測試中，電壓表的內(nèi)阻rV2=7500Ω；電流表的內(nèi)阻rA2= 0.025Ω；臨界阻值R0 = 13.7Ω。與圖2不同的是△I隨待測電阻值的增大而線性增大。

從以上三段測試中我們可以看出：在1～30Ω電阻段，對(duì)于阻值小于10Ω和阻值大于25Ω的待測電阻可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接；在40～400Ω電阻段，對(duì)于阻值大于70Ω的待測電阻可以通過試觸法來判斷；對(duì)于450～1500Ω電阻段，則整個(gè)電阻段都可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接。但當(dāng)待測電阻Rx在臨界阻值R0附近時(shí)，就難以利用試觸法判斷采用外接法還是內(nèi)接法。

3.2 不同電阻電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

參考文獻(xiàn)[1]，對(duì)于三個(gè)電阻段電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，采用相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差可以更為明確顯示電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律。

3.2.1 電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.2.1.1電流表外接

外接法產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差

3.2.1.2電流表內(nèi)接

3.2.2 不同電阻電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.2.2.1 1～30Ω電阻段

3.2.2.2 40～400Ω電阻段

3.2.2.3 450～1500Ω電阻段

4 結(jié) 論

針對(duì)文獻(xiàn)[2]和[5]中對(duì)于試觸法的兩種不同觀點(diǎn)，本文從小到大選擇了三個(gè)不同阻值段的電阻，對(duì)伏安法測量中電流表內(nèi)外接法的電流表和電壓表偏轉(zhuǎn)進(jìn)行了測量和分析。從結(jié)果中可以看出：對(duì)于阻值接近于臨界阻值的電阻（本文測試中阻值在10Ω和25Ω之間的電阻），用試觸法無法判斷電流表是外接還是內(nèi)接。而對(duì)于小于10Ω或大于25Ω電阻可以通過比較電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)情況判斷電流表是采用外接還是內(nèi)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]易德文，盛忠志.伏安法測電阻時(shí)安培表采用內(nèi)、外接法的判定條件[J]. 大學(xué)物理，2004，（6）：43.

[2]陳清梅，邢紅軍，朱南. 也談伏安法測電阻時(shí)電流表內(nèi)、外接法的判定條件[J]. 大學(xué)物理，2007，（9）：42.

[3]李鴻彬.也談伏安法測電阻時(shí)“試觸法”判斷電流表連接方式[J]. 中學(xué)物理，2011，（17）：25.

[4]何崇榮. 用試觸法判斷電流表內(nèi)接和外接的依據(jù)[J]. 中學(xué)物理，2011，（13）：34.

[5]郭保忠. 淺談試觸法之偽[J].中學(xué)物理，2012，（9）：29.

（欄目編輯 王柏廬）

摘 要：選擇三個(gè)不同阻值段的電阻，對(duì)測量電阻時(shí)電流表內(nèi)外接中電流表和電壓表的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，并從偏轉(zhuǎn)格數(shù)差和相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差兩個(gè)角度對(duì)電表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行分析。其結(jié)果表明，其偏轉(zhuǎn)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，故可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接。

關(guān)鍵詞：伏安法測電阻；電流表內(nèi)外接；試觸法；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）7（S）-0061-3

1 引 言

伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)是中學(xué)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)測量中，由于電壓表的內(nèi)阻不可能無窮大，電流表的內(nèi)阻也不可能為零，因此電壓表的分流和電流表的分壓使得測量中不可避免地產(chǎn)生了誤差。易德文等推導(dǎo)了內(nèi)、外接法的判定條件，并選擇了三個(gè)不同阻值的電阻進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但判定的前提是要對(duì)待測電阻的阻值進(jìn)行估計(jì)。

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，電流表和電壓表的內(nèi)阻往往沒有給出，同時(shí)待測電阻的阻值也未知。因此，無法直接利用電流表和電壓表的內(nèi)阻與待測電阻的阻值來確定電流表內(nèi)接還是外接。試觸法是在這一背景下提出的，即通過判斷電表的偏轉(zhuǎn)大小來判斷電流表是內(nèi)接還是外接。利用試觸法判斷電流表是內(nèi)接還是外接的條件有學(xué)者進(jìn)行了探討。實(shí)際上試觸法判別條件的核心在于能否清晰地比較電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)的大小。因此，本文首先測量不同阻值的電阻時(shí)電流表和電壓表在內(nèi)外兩種接法時(shí)的偏轉(zhuǎn)，然后從偏轉(zhuǎn)格數(shù)差和相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差兩個(gè)角度對(duì)偏轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行分析。

2 測量方法和測量儀器

2.1 電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)的測試方法

試觸法中電壓表和電流表偏轉(zhuǎn)測量的主要電路如圖1所示。測試步驟為：① 將待測電阻Rx與電流表、電壓表按圖1接好，并將電壓表的一根接線K空出。② 將K先后觸碰電流表的兩個(gè)接線柱a、b。③ 比較兩次觸碰時(shí)電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)變化情況：若電壓表偏轉(zhuǎn)變化相對(duì)于電流表的偏轉(zhuǎn)變化明顯，說明電流表的分壓作用明顯，應(yīng)該使用外接法，K接a；若電流表偏轉(zhuǎn)變化相對(duì)于電壓表的偏轉(zhuǎn)變化明顯，說明電壓表的分流作用明顯，應(yīng)使用內(nèi)接法，K接b。

2.2 測量儀器

電流表為C31/1-A（上海良標(biāo)智能終端股份有限公司），級(jí)別為0.5級(jí)；電壓表為C31/1-V（上海良標(biāo)智能終端股份有限公司），級(jí)別為0.5級(jí)；六位電阻箱為J2361（余姚市環(huán)中教學(xué)儀器有限公司），阻值調(diào)節(jié)范圍為0～9999.9 Ω，剩余電阻為0.05Ω。測試前用惠斯通電橋?qū)﹄妷罕砗碗娏鞅韮?nèi)阻進(jìn)行了測量。電流表7.5 mA檔時(shí)的內(nèi)阻rA0為4.96Ω；電流表150 mA檔時(shí)的內(nèi)阻rA1=0.25Ω； 電流表1.5 A檔時(shí)的內(nèi)阻rA2=0.025Ω。電壓表3 V檔時(shí)的內(nèi)阻rV1為1500Ω；電壓表15 V檔的內(nèi)阻rV2為7520Ω。

3 測量結(jié)果與分析

將電阻分1～30Ω、30～400Ω和450～1500Ω三個(gè)段進(jìn)行測量。

3.1 不同電阻電流表兩種接法偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.1.1 1～30 Ω電阻段

圖2中△I表示電流表外接時(shí)電流表的偏轉(zhuǎn)

格數(shù)I1與內(nèi)接時(shí)偏轉(zhuǎn)格數(shù)I2之差，即△I=I1-I2；△U表示外接時(shí)電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)U1與內(nèi)接時(shí)偏轉(zhuǎn)格數(shù)之差U2，即△U=U1-U2。坐標(biāo)中的負(fù)號(hào)表示電表內(nèi)接偏轉(zhuǎn)格數(shù)比外接偏轉(zhuǎn)格數(shù)大（下同）。從圖2中可以看出：電流表偏轉(zhuǎn)格數(shù)差△I

呈現(xiàn)出隨著阻值的增大而增大的趨勢，而電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差△U則呈快速減小后振蕩緩慢減小的趨勢。當(dāng)Rx<12Ω時(shí)，△U大于△I，說明電壓表的偏轉(zhuǎn)變化比電流表的偏轉(zhuǎn)變化大，特別是當(dāng)Rx<2.5Ω時(shí)，也就是說電流表的分壓作用比較明顯，此時(shí)應(yīng)選擇外接法。當(dāng)10Ω

3.1.2 40～400Ω電阻段

從圖3中我們可以看出，基本在整個(gè)電阻段，電流表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差都大于電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差。在本電阻段測試中，電壓表的內(nèi)阻rV2=7520Ω；電流表的內(nèi)阻rA1= 0.25Ω；臨界阻值R0 =43.4Ω。當(dāng)Rx>70Ω時(shí)，△I明顯大于△U，說明電壓表的分流比較明顯，應(yīng)采用內(nèi)接法。但需注意的是△I并非隨待測電阻阻值的增大而線性增大。

3.1.3 450～1500Ω電阻段

從圖4中我們可以看出，在整個(gè)電阻段，電流表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差遠(yuǎn)大于電壓表的偏轉(zhuǎn)格數(shù)差。在本段測試中，電壓表的內(nèi)阻rV2=7500Ω；電流表的內(nèi)阻rA2= 0.025Ω；臨界阻值R0 = 13.7Ω。與圖2不同的是△I隨待測電阻值的增大而線性增大。

從以上三段測試中我們可以看出：在1～30Ω電阻段，對(duì)于阻值小于10Ω和阻值大于25Ω的待測電阻可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接；在40～400Ω電阻段，對(duì)于阻值大于70Ω的待測電阻可以通過試觸法來判斷；對(duì)于450～1500Ω電阻段，則整個(gè)電阻段都可以通過試觸法判斷出電流表內(nèi)接還是外接。但當(dāng)待測電阻Rx在臨界阻值R0附近時(shí)，就難以利用試觸法判斷采用外接法還是內(nèi)接法。

3.2 不同電阻電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

參考文獻(xiàn)[1]，對(duì)于三個(gè)電阻段電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，采用相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差可以更為明確顯示電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律。

3.2.1 電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.2.1.1電流表外接

外接法產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差

3.2.1.2電流表內(nèi)接

3.2.2 不同電阻電流表兩種接法相對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)差

3.2.2.1 1～30Ω電阻段

3.2.2.2 40～400Ω電阻段

3.2.2.3 450～1500Ω電阻段

4 結(jié) 論

針對(duì)文獻(xiàn)[2]和[5]中對(duì)于試觸法的兩種不同觀點(diǎn)，本文從小到大選擇了三個(gè)不同阻值段的電阻，對(duì)伏安法測量中電流表內(nèi)外接法的電流表和電壓表偏轉(zhuǎn)進(jìn)行了測量和分析。從結(jié)果中可以看出：對(duì)于阻值接近于臨界阻值的電阻（本文測試中阻值在10Ω和25Ω之間的電阻），用試觸法無法判斷電流表是外接還是內(nèi)接。而對(duì)于小于10Ω或大于25Ω電阻可以通過比較電壓表和電流表的偏轉(zhuǎn)情況判斷電流表是采用外接還是內(nèi)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]易德文，盛忠志.伏安法測電阻時(shí)安培表采用內(nèi)、外接法的判定條件[J]. 大學(xué)物理，2004，（6）：43.

[2]陳清梅，邢紅軍，朱南. 也談伏安法測電阻時(shí)電流表內(nèi)、外接法的判定條件[J]. 大學(xué)物理，2007，（9）：42.

[3]李鴻彬.也談伏安法測電阻時(shí)“試觸法”判斷電流表連接方式[J]. 中學(xué)物理，2011，（17）：25.

[4]何崇榮. 用試觸法判斷電流表內(nèi)接和外接的依據(jù)[J]. 中學(xué)物理，2011，（13）：34.

[5]郭保忠. 淺談試觸法之偽[J].中學(xué)物理，2012，（9）：29.

（欄目編輯 王柏廬）