韓星

摘要：物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)一直是學(xué)術(shù)中的難點(diǎn)問題，怎樣簡(jiǎn)捷容易地選擇器材的連接呢？在本文中，筆者就這個(gè)問題給出詳細(xì)的方法。

關(guān)鍵詞：物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)；滑動(dòng)變阻器；電流表；接法選擇

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711(2014)07-0159

一、滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法

被測(cè)電路對(duì)供電電壓或供電電流有一定的要求，為滿足這一要求，供電電路一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在電路中有兩種連接方式：

1. 限流接法

如圖1為滑動(dòng)變阻器的限流接法。它的連接方式是電壓表、滑動(dòng)變阻器與待測(cè)電阻三者串聯(lián)。該接法對(duì)外供電電壓的調(diào)解范圍是：■～E，為了保護(hù)負(fù)載，閉合電鍵前滑動(dòng)觸頭應(yīng)滑到b點(diǎn)。

2. 分壓接法

如圖2是滑動(dòng)變阻器的分壓接法。它的連接方式是電源與滑動(dòng)變阻器組成閉合電路，而待測(cè)電阻與滑動(dòng)變阻器的一部分電阻并聯(lián)。該接法對(duì)外供電電壓的調(diào)解范圍是：0～E，為了保護(hù)負(fù)載，閉合電鍵前滑動(dòng)觸頭應(yīng)滑到b點(diǎn)。

3. 兩種接法的比較：分壓接法電壓調(diào)解范圍大，限流接法電壓調(diào)解范圍小，但限流接法電路耗能小。

4. 兩種接法的選擇

滑動(dòng)變阻器的兩種接法都能控制調(diào)解負(fù)載的電流和電壓，但在相同條件下調(diào)解效果不同，實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況恰當(dāng)?shù)剡x擇限流接法和分壓接法。

(1)通常情況下(滿足安全條件)，由于限流電路能耗較小，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此應(yīng)優(yōu)先考慮。

(2)為了便于調(diào)解，在待測(cè)電阻的阻值與滑動(dòng)變阻器的阻值相差不大的情況下應(yīng)選擇限流接法；在待測(cè)電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器阻值的情況下應(yīng)選擇分壓接法。

(3)在下列情況下必須采用分壓接法

①要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)解，只有分壓接法才能滿足。

②如果實(shí)驗(yàn)所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，無(wú)論怎樣調(diào)解，電路中實(shí)際電流(或電壓)都會(huì)超過電表量程或元件允許的最大電流(或電壓)，為了保護(hù)電表或其他元件，必須采用分壓接法。

③伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻時(shí)，若采用限流接法，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)變化很小，不利于多次測(cè)量取平均值或用圖象法處理數(shù)據(jù)，也起不到保護(hù)用電器的作用。為了在上述情況下盡可能大范圍地調(diào)解待測(cè)電阻上的電流(或電壓)，應(yīng)選擇分壓接法。

二、電流表的內(nèi)外接法的選擇

由于電壓表、電流表均有內(nèi)阻，所以測(cè)量值均存在誤差。為了減少誤差，我們對(duì)電流表的接法做出如下比較：

1. 內(nèi)接法

電流表測(cè)量值準(zhǔn)確，電壓表測(cè)量值偏大。

∴R測(cè)=■=RX+RA＜RZ

2. 外接法

電流表測(cè)量值準(zhǔn)確，電流表測(cè)量值偏大。

∴R測(cè)=■=R測(cè)=■＞RX

怎樣減小實(shí)驗(yàn)誤差呢？

當(dāng)較大時(shí)，應(yīng)選內(nèi)接法，當(dāng)較小時(shí)，應(yīng)選外接法，即“大內(nèi)小外”。那么怎樣判斷待測(cè)電阻是大電阻還是小電阻？

下面，筆者介紹兩種方法：

(1)采用內(nèi)外接法的簡(jiǎn)易判斷(比較法)：

當(dāng)R=■時(shí)，內(nèi)接法和外接法測(cè)電阻的相對(duì)誤差相等；

當(dāng)R＞■時(shí)，采用內(nèi)接法測(cè)電阻產(chǎn)生的誤差較小；

當(dāng)R＜■時(shí)，采用上接法測(cè)電阻產(chǎn)生的誤差較小。

(2)試觸法

當(dāng)待測(cè)電阻的阻值完全未知時(shí)，常采用內(nèi)、外接試觸法，連接方式如圖所示。電壓表右端與b相接時(shí)兩表的示數(shù)為(U1，I1)，電壓表右端與相接時(shí)兩表的示數(shù)為(U2，I2)，如果■＞■，即電流表的示數(shù)相對(duì)變化小，說明電流表的分壓作用顯著，待測(cè)電阻的阻值與電流表的內(nèi)阻可以相比擬，誤差主要來(lái)源于電流表，應(yīng)選擇電流表外接法；如果＜，即電流表的示數(shù)相對(duì)變化大，說明電壓表的分流作用顯著，待測(cè)電阻的阻與電壓表的內(nèi)阻可以相比擬，誤差主要來(lái)源于電壓表，應(yīng)選擇電流表內(nèi)接法。