高中物理对电学中两种测量的误差分析
一、半偏法测电表内阻的误差分析
测量电表内阻常用稳流半偏法,其电路如图1所示。
图1
(一)两点要求:
,R2一定要用电阻箱,R1可用电阻箱或滑动变阻器。
2.闭合S2,调节R2时,R1保持不变。
(二)具体操作:先闭合S1,断开S2,由大到小调节R1使电流表达到满偏;保持R1不变,闭合S2,由大到小调节R2使电流表半偏,读出此时R2的读数,此读数即为电流表内阻的测量值。
(三)误差产生原因:R2的分流作用。
(四)误差分析:
1.定性分析:闭合S2后,电路由于R2的接入,外电阻变小,总电流变大。当调到电流表半偏时,由于电阻箱R2与电流表并联,故此时流过R2的电流大于电流表的半偏电流,据并联电路电阻的分流作用可知R2此时的读数小于电流表的内阻,所以用半偏法测电表内阻,测量值小于真实值。
2.定量分析:闭合S1、断开S2,调到电流表满偏有:
①
保持R1不变,调节R2使电流表半偏有:
②
联立①、②消去得:,故测量值小于真实值。
电表内阻测量的绝对误差为,相对误差为。
二、伏安法测电源电动势和内阻的误差分析
测量电源电动势和内阻由于安培表接法的不同而有两种电路。
1.安培表内接法
a.测量电路如图2所示。
图2
b.误差产生原因:由于电压表的分流作用
c.误差分析:不考虑电压表的分流作用,所测得的电源电动势和内阻均为测量值;反之,则为真实值,故有:
①
②
③
④
。
。
2.安培表外接法
a.测量电路如图3所示。
图3
b.误差产生原因:由于电流表的分压作用。
c.误差分析:不考虑电流表的分压作用,所测得的电源电动势和内阻均为测量值;反之,则为真实值,故有: