测电流表内阻方法比之比较

作者单位：江西省信丰中学       作者姓名：张鑫                  邮编：341600

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灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。它有三个参数：满偏电流 、满偏时电流表两端的电压 和内阻 。一般灵敏电流表的 为几十微安到几毫安， 为几十到几百欧姆， 也很小。将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻，根据提供的器材不同，可以设计出不同的测量方案。本文对测定电流表的内阻多种方法进行了较全面的比较，以培养学生误差分析能力。

一. 半偏法

这种方法教材中已做介绍。中学物理实验中常测定J0415型电流表的内阻。此型号电流表的量程为0－300 ，内阻约为 ，实验电路如图1所示。

操作要点：按图1连好电路，S₂断开，S₁闭合，调节变阻器R，使待测电流表G的指针满偏。再将S₂也闭合，保持变阻器R接在电路中的电阻不变，调节电阻箱R’使电流表G的指针半偏。读出电阻箱的示值R’，则可认为 。

实验原理与误差分析：测量时认为S₂闭合后电路中的总电阻和总电流近似不变，则通过电阻箱的电流近似为 。所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。实际上S₂闭合后电路中的总电流要变大，所以通过电阻箱的电流要大于 ，电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。为了减小这种系统误差，要保证变阻器接在电路中的阻值 （即R值要求较大），从而使S₂闭合前后电路中的总电流基本不变。R越大，系统误差越小，但所要求的电源电动势越大。实验中所用电源电动势为8－12V，变阻器的{zd0}阻值为 左右。

二. 电流监控法

实验中若不具备上述条件，可在电路中加装一监控电流表G’，可用与被测电流表相同型号的电流表。电源可用1.5V干电池，R用阻值为 的滑动变阻器，如图2所示。

实验中，先将S₂断开，S₁接通，调节变阻器R的值，使被测电流表G指针满偏，记下监控表G’的示值 。再接通S₂，反复调节变阻器R和电阻箱R’，使G的指针恰好半偏，而G’的示值不变。这时电阻箱R’的示值即可认为等于G的内阻 。这样即可避免前法造成的系统误差。

用图2所示电路测量电流表G的内阻，也可不用半偏法。将开关S₁、S₂均接通，读出被测电流表G的示值 、监控表G’的示值 、电阻箱的示值R’，则可根据 计算出电流表G的内阻。

三. 代替法

按图3所示连接电路，G为待测电流表，G’为监测表，S₁为单刀单掷开关，S₂为单刀双掷开关。

先将S₂拨至与触点1接通，闭合S₁，调节变阻器R，使监测表G’指针指某一电流值（指针偏转角度大些为好），记下这一示值。再将单刀双掷开关S₂拨至与触点2接通，保持变阻器R的滑片位置不变，调节电阻箱R’，使监测表G’恢复原来的示值，则可认为被测电流表G的内阻等于电阻箱的示值。

用这种方法，要求监测表G’的示值要适当大一些，这样灵敏度较高，测量误差较小。

四. 电压表法

原则上得知电流表两端的电压U和通过它的电流I，就可以利用 计算出它的内阻。但若测量J0415型电流表的内阻，满偏时它的电压才是0.1V，用J0408型电压表的3V量程测量，指针才偏转一个分度。这样因读数会引起很大的偶然误差。所以不宜用一般电压表直接测量电流表两端的电压。

可用如图4所示电路，将待测电流表G与电阻箱串联后再与电压表并联。闭合开关S，调节变阻器与电阻箱，使电流表和电压表的指针均有较大的偏转，读出电压表的示数U、电流表的示值I和电阻箱的示值R’，则据 得出电流表的内阻。

图4

电源要用2节干电池，电压表用3V量程，用{zd0}阻值为 左右的变阻器。

五. 用内阻、量程已知的电流表代替电压表

图5

按图5连接电路，G为待测内阻的电流表，G’为内阻、量程已知的标准电流表，E为1.5V的干电池一节，R为阻值为几十欧姆的滑动变阻器。

调节变阻器R，使两电流表的指针均有较大的偏转。读出电流表G’的示值 ，设其内阻 ；读出被测电流表G的示值 ，则据 可得出电流表G的内阻值。