“大内小外”在电路中的应用
​张民
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​张民,. “大内小外”在电路中的应用[J]. 电路系统研究,2023.12. DOI:10.12721/ccn.2023.157340.
摘要: 伏安法是高中物理电学实验非常重要的内容,常用于测量电阻的阻值,但由于电表是非理想电表,电流表有分压作用,电压表有分流作用,造成电阻的测量值与真实值不同从而引起实验误差,我们将通过讨论选择合适的方法尽可能的减小实验误差,并应用于测定电源的电动势和内阻的误差分析中。
关键词: 伏安法;大内小外;分流;分压
DOI:10.12721/ccn.2023.157340
基金资助:

伏安法是高中物理电学实验非常重要的内容,常用于测量电阻的阻值,但由于电表是非理想电表,电流表有分压作用,电压表有分流作用,造成电阻的测量值与真实值不同从而引起实验误差,我们将通过讨论选择合适的方法尽可能的减小实验误差,并应用于测定电源的电动势和内阻的误差分析中。

一、误差分析

由于电表是非理想电表,电流表有分压作用,电压表有分流作用,造成电阻的测量值与真实值不同从而引起实验误差。

1. 电流表的内接法

截图1741746376.png截图1741746464.png                                                                                                            图2

二、内接法与外接法的选择

截图1741746531.png另外还可采用试触法判断,如图3所示,若电流表示数相对于电压表变化大,则选择内接法;若电流表示数相对于电压表变化小,则选择外接法

截图1741746613.png                                                                                   图3

以上均可利用“大内小外”的规律快速选择电路的接法,同时也能判断误差问题。我们还可以将“大内小外”应用在“测定电源电动势和内阻”实验中判断电动势和内阻的误差问题。

三、“大内小外”的推广

在测电阻阻值的实验中,我们的测量物和参照物是电阻,但在“测定电源电动势和内阻”实验中测量物和参照物则是电源。

截图1741746745.png截图1741747008.png另外由分析可得到“安阻法”、“伏阻法”均可利用大内小外进行理解,分析如下:

如图8所示为安阻法,外接电阻为电阻箱相当于其两侧并联一理想电压表,其可看成是内接法的变形;图9为伏阻法,外接电阻为电阻箱相当于串联一理想电流表,其可看成是外接法的变形。均可利用“大内小外”规律进行理解记忆。

截图1741747077.png四、结论

在电路实验中,由于电表非理想电表会带来误差,我们特意总结出“大内小外”的规律旨在简化教学,使物理更容易学习。

参考文献:

[1]成金德.探究伏安法测电阻的电路设计方法.浙江:高中数理化,2017:64-66.

[2]敬晓丹 李义.伏安法与补偿法测电阻的实验研究. 锦州:大学物理实验,第27卷3期,2014.6:47-49.

[3]张海燕 唐学明.伏安法测电阻实验的误差分析.乌兰察布:高等教育,2013.5:251-252.

[4]刘贺崇.伏安法测电阻时电表和电路的选择依据.阜阳:阜阳师范学院学报(自然科学版),2000.3:37-39.

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