巧妙設計電路\\消除伏安法測量的原理誤差

　　用伏安法測電阻、電源的電動勢及內阻和小燈泡的功率是中學電學中非常重要的實驗，實驗中由于電壓表和電流內阻的影響，原理上必然存在著誤差。教師如果打破常規的測量方法，巧妙地設計實驗電路，就能消除伏安法測量的原理誤差。
　　一、用伏安法測電阻
　　實驗器材：待測電阻R，定值電阻R、 電源、電流表、電壓表，滑動變阻器，開關兩個，線導若干。
　　1.用內接法測量
　　（1） 實驗電路圖如圖1所示
　　 （2）實驗步驟：
　　a.閉合開關S和S調節滑動變阻器，記錄電流表和電壓表的示數為I和U。
　　b.斷開S，調節滑動變阻器R′，記錄電流表和電壓表的示數為I和U。
　　（3）數據處理：
　　由步驟α有：U=I(R+R)，
　　由步驟b有：U=I(R+R+R)。
　　解上面兩式得待測電阻R=-。
　　2.用外接法測量
　　（1）實驗電路如圖2所示
　　（2）實驗步驟：
　　α閉合開關S，斷開S調節滑動變阻器R′，記錄電流表和電壓表的示數為I和U。
　　b再閉合開關S調節滑動變阻器，記錄電流表和電壓表示數為I和U。
　　（3）數據處理
　　由步驟α有：I=+，
　　由步驟b有：I=++。
　　解上面兩式得待測電阻R=。
　　二、用伏安法測電源電動勢和內阻。
　　1.實驗器材：待測電源，電流表、電壓表、滑動變阻器、單刀單擲開關S，單刀雙擲開關S，導線若干。
　　2.實驗電路圖如圖3所示。
　　3. 實驗步驟
　　（1） 閉合開關S，將S，置于α，調節滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數為I和U。再次調節滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數為I和U。
　　（2） 將開關S置于b，調節滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數為I和U，再次調節滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數為I和U。
　　4.數據處理
　　由步驟（1）可列出：E=U+I(r+R)…①
　　E=U+I(r+R)…②
　　由步驟（2）可列出：E=U+(I+)r…③
　　E=U+(I+)r…④
　　由①、②兩式可得電動勢E=…⑤
　　由③、④、⑤可得內阻r=。
　　三、測小燈泡的功率
　　1.實驗器材：電源，小燈泡（額定電壓為U），電流表，電壓表，定值電阻，滑動變阻器，開關兩個，導線若干。
　　2.實驗電路圖如圖4所示。
　　3.實驗步驟：
　　（1） 閉合開關S ，斷開S ，調節滑變阻器R，使電 壓表上的示數為小燈泡的額定電壓U，記錄電流表上的示數為I 。
　　（2）再閉合開關S ，調節滑動變阻器R，合電壓表上的示數為小燈泡的額定電壓U，記錄電流表上的示數為L。
　　4.數據處理：
　　由步驟（1）有：I=I+I…①，
　　由步驟（2）有：I=I+I…②，
　　由兩式可得通過燈泡的電流為I = I－ I，小燈炮的功率為P=UI=U（I－I）。
　　由上面對各實驗的數據處理方法和結果可以看出，在處理數據時考慮了電流表和電壓表的內阻R和R，但結果都不含有R和R。這樣通過對實驗電路的巧妙設計，就有效地消除了伏安法測量中原理上的誤差。
　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”