电气实验中的系统误差_系统误差论文

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有测量就有误差，误差教学是培养学生能力的有效载体。引导学生用“批判”的眼光发现并正视实验的系统误差，再想方设法予以修正以尽量消除它的影响，这既是误差分析的重要内容，也是从理性的角度进一步完善实验原理、设计更精确的实验方案的重要依据。误差分析可以让学生亲身体验发现问题、分析问题、解决问题的全过程。既增强学生的实验能力，更促进思维能力的发展。

本文以高中物理电学中的三个测定性实验为例进行系统误差的分析。

一、伏安法测电阻

伏安法测电阻分电流表内接法和电流表外接法两种方式，如图1所示

图1

1.在电流表内接法测电阻中（如图1甲），电流表测量的是待测电阻的真实电流，但因为电流表分压，使电压表的读数比待测电阻两端的实际电压更大，根据欧姆定律可知测量结果偏大。

2.在电流表外接法测电阻中（如图1乙），电压表测量的是待测电阻两端的真实电压，但因为电压表分流，使电流表的读数比待测电阻的实际电流更大，根据欧姆定律可知测量结果偏小。

3.测量电路的选择以减小系统误差为目的。在电流表内接法测电阻中，因为误差产生的原因是电流表分压，所以电流表分到的电压相对待测电阻的电压越小误差越小，因此常用来测大电阻，在电流表外接法测电阻中，因为误差产生的原因是电压表分流，所以电压表分到的电流相对待测电阻的电流越小误差越小，因此常用来测小电阻。电阻的大小是相对而言的，在已知电压表和电流。

4.如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图2所示将电压表的左端接a。点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表的示数变化，若电流表示数变化大，说明电流表外接时电压表分到的电流较大，被测电阻是大电阻，应该采用内接法测量；若电压表示数变化大，说明电流表内接时电流表分到较多的电压，被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。

图2

二、用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻

本实验的原理是闭合电路的欧姆定律，即E=U+Ir，其中，U为路端电压，I应为经过电源的电流。按照实验原理测量电路有如下两种方式：

1.误差来源

图3甲中电压表的示数是真实的路端电压，因为电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个误差，电阻R的取值应小一些，所用电压表的内阻应大一些。图3乙中电流表的示数是真实的经过电源的电流，电压表的示数比路端电压的实际值小，所以本实验的系统误差是由电流表的分压引起的。误差来自电流表，应选用内阻较小的电流表。实际上由于电流表内阻与电源内阻相近，采用乙图电路测出的电源内阻相对误差很大，所以通常只用甲图电路。