1、宋富高：直流电实验思考题解答 1直流电实验思考题解答一、电位差计思考题1、电位差计测电压的方法与用电压表测电压的方法有何不同？答：电位差计测电压是用比较法测量，测量时无须从待测电路取出电流，不会干扰待测电路的工作状态，因而可以进行精密测量；电压表测电压需要直接从待测电路取出电流，这会干扰待测电路的工作状态，因而其测量精度会受到限制。2、电位差计的测量精度取决于什么因素？答：电位差计的测量精度在客观上取决于内在结构中的电阻元件、标准电池的精度以及检流计的灵敏度，在主观上还取决于检流计的零点和工作电流是否校准。3、如果不校准工作电流就进行测量，会有什么后果？答：不校准工作电流就进行测量将导致实验的
2、系统误差：由于额定工作电流为 10mA，当工作电流大于 10mA 时，测量值将小于实际电压；当工作电流小于 10mA 时，测量值将大于实际电压。4、在直流电位差计中为什么要使用标准电池？答：在直流电位差计中使用标准电池是为了校准工作电流，因为工作电流要求很精确，因而必须用标准电池校准。补充思考题1、 电池的端电压用电压表测量时为 U1，用电位差计测量时为 U2，且 U2 U1，为什么？答：由于电位差计采用比较法测量，它所测得的电压 U2 实际就是电池的电动势；而电压表测得的电压 U1 实际是电池的端电压，由于电压表须有电流通过，导致电池内阻存在压降，因而 U2 U1。二、改装电表思考题：1、校
3、准电流表时，若标准表的指针满刻度而改装表达不到，应怎样调节使两表同时满刻度？电压表呢？答：校准电流表时，若标准表的指针满刻度而改装表达不到，说明分流电阻分走的电流过大，因而应该调大分流电阻；校准电压表时，若标准表的指针满刻度而改装表达不到，说明分压电阻分走的电压过大，因而应该调小分压电阻。2、如图，在量程分别为 I1、I 2、I 3 的三量程毫安表中，哪档量程电流最大？哪档最小？答：设毫安表内阻为 Rg，且 R1、 R2 、R 3 均不为零，则，由此， ,)()( 3211IIg ggIRI1321mA I1 I2 I3 R3 R1 R2 宋富高：直流电实验思考题解答 2，由此， ,)()(3
4、212 RIRIgg ggIRI2132，由此， .ggII)(3213 ggII3213可见，当 R1、 R2 、R 3 均不为零时，成立 ，即 I1 量程最大，I 3 最小。3213、如右图，将内阻为 50、最大刻度为 50mV 的磁电式电压表串联两个电阻 R1、R 2，使之变成量程分别为 3V 和 5V 的双量程电压表，求 R1、R 2 的数值。解：由于 ，A05/1033gI，因此， ；)(R9501，因此， 。21Ig 2补充思考题：1、电流表中串联适当的电阻即可用作电压表，试说明其理由。答：由于串联的电阻可以起分压作用，电流表中通过同样的电流，两端的电压就会增加，因而串联适当电阻的
5、电流表就可以当作电压表使用。三、二极管伏安特性思考题1、为什么反向特性曲线要进行电流修正？答：由于在实验中电压表内接，测定反向特性曲线是在较高的电压下进行的，此时通过电压表的电流不能忽略，必须进行修正。2、在上述实验中，为何要将电压表内接？若将电流表内接会有何不便？已知电流表内阻约为 98。答：由于电压表内阻很大，当电压表内接，则在测定正向特性曲线时，由于通过电压表的电流可以忽略不计，不必进行电流修正；在测定正向特性曲线时，由于通过电压表的电流始终保持在 0.006mA，很容易进行电流修正，因此，电压表内接可以使数据修正工作变得很容易。若将电流表内接，则无论测定正向曲线或反向曲线，都必须对几乎
6、每一次的测量数据进行电压修正。例如当电流为 1mA 时，修正电压为0.098V；电流为 2mA 时，修正电压为 0.196V，这么大的电压，若不进行修正，将严重歪曲特性曲线的形状，若进行修正则非常麻烦。3、在正向特性曲线中，为何要将电压表的最后一位调为零？能否将反向特性曲线实验中的电压表最后一位读数都调为零？（结合实验数据回答）答：在正向特性曲线中，将电压表的最后一位调为零是为了便于画图，无论图的横坐标采用什么比例，这时电压值都将出现在坐标纸的方格线上。但若将反向特性曲线实验中的电压表最后一位读数都调为零，则可测数据不会超过 45 个，因为整条曲线的有意义的电压间隔不到 0.04V，用 4 个
7、数据画的曲线不能反映真实特性，没有什么意义。补充思考题R2 V 3V R1 5V 宋富高：直流电实验思考题解答 31、如果将测量线路简化为右图所示的样子，且设 R = 1000，根据自己的实验数据，求出当正向和反向电流均为 1.5mA 时所对应的电源电压。 （提示：U = UD + I R）解：由正向曲线查得电流为 1.5mA 时所对应的电压为UD = 0.705 V由此，U = UD + I R = 0.705 + 0.0015 1000 = 2.205 V；由正向曲线查得电流为 1.5mA 时所对应的电源电压为UD = 7.352 V由此，U = UD + I R = 7.352 + 0.
8、0015 1000 = 8.852 V。2、根据自己实验所得的正向和反向特性曲线，求出二极管介于 0.5mA 和 1.0mA 之间的平均正向电阻和平均反向电阻。提示：求出与 0.5mA 和 1.0mA 对应的二极管电压之差 U，用下面的公式计算平均正向电阻和平均反向电阻： IR平 均解：由实验所得的正向曲线查得电流介于 0.5mA 和 1.0mA 之间所对应的电压差为U = 0.022 V，由此，；4105.23IR平 均由实验所得的反向曲线查得电流介于 0.5mA 和 1.0mA 之间所对应的电压差为U = 0.012 V，由此，.2015.03IR平 均R R UD U U UD -U /
9、V -I /mA2 1 0 7.36 7.30 7.32 7.34 二极管反向特性曲线 二极管正向特性曲线 U /V I /mA2 1 0 0.8 0.5 0.6 0.7 宋富高：直流电实验思考题解答 4四、电 桥思考题：1、为什么用电桥法测电阻比用伏安法准确？若在伏安法中进行电阻修正，其测量结果能达到电桥精度吗？答：电桥测电阻实际是将待测电阻与标准电阻比较。标准电阻的精度可以造得很高，可达 5 位以上的有效数字，只要检流计足够灵敏，则待测电阻可达到与标准电阻相同的精度。用伏安法测电阻，由于电表不是理想表，不论电流表内接或外接，都存在系统误差；即使在伏安法中进行电阻修正，由于电表的精度所限，也
10、不可能达到很高的精度，一般只有 3 位有效数字，远不及电桥精确。2、何谓电桥的灵敏度？测电桥灵敏度时，为何 n 要尽可能大并估读一位？答：设某一待测电阻 Rx 在电桥倍率为 K、电阻为 R0 下取得平衡，当电桥电阻改变 R 0 时，设电桥的检流计指针改变 n 格，则电桥灵敏度 S 定义为 S = n /(R 0/R0); 灵敏度 S 反映了电桥对电阻相对变化量的分辨能力，是衡量电桥测量精度的重要参数。测定电桥灵敏度时，n 尽可能大并估读一位是为了减少相对误差，提高测量精度，因为 n 的读数误差是固定的，当 n 尽可能大并估读一位时，相对误差就小了。3、如果要求测量误差小于万分之五，则电桥的灵敏度应为多大？提示：由 Rx = KR0 得到,SnRKRx 00由此，S n/( Rx/Rx) =。 （此处应取 n = 0.5）解： .105./4xn
