安培計與伏特計

檢流計:達松伐耳檢流計(D'Arsonval galvanometer)

當電流通過檢流計的線圈時,線圈會產生感應磁場,使得檢流計的指針偏轉,偏轉的角度與電流的大小成正此。

安培計:一個安培計基本的構造包括一個檢流計並聯一個低電阻Latex formula,如圖。

假設檢流計的內電阻為 Latex formula,使檢流計產生完全偏轉的電流為 Latex formula,此安培計欲測量電流的大小為 Latex formula。由於檢流計與低電阻是並聯的,兩端的電壓相同,因此

Latex formula

Latex formula

Latex formula

假設使檢流計完全偏轉的電流 Latex formula,內電阻 Latex formula,只要使用 Latex formula 的分流電阻 Latex formula,就可測量 Latex formula 的大電流,欲製作任一範圍的安培計,只須調整 Latex formula 值的大小,即可做出所要的安培計。

安培計的內電阻 Latex formula 等於檢流計內電阻 Latex formula 與分流電阻 Latex formula 並聯的等效電阻。

Latex formula

Latex formula

分流電阻 Latex formula 可以很小,但不能為零。當分流電阻為 0 時,即為短路,此時沒有電流通過檢流計,檢流計無法偏轉失去效用。

伏特計:一個伏特計的基本構造,包括一個檢流計串聯一個高電阻 Latex formula,如圖。

假設此伏特計欲測量電壓的大小為 V,檢流計所串聯的高電阻為 Latex formula。由於檢流計與高電阻是串聯,所流經電流的大小相同,因此

Latex formula

Latex formula

假設使檢流計完全偏轉的電流 Latex formula,內電阻 Latex formula,檢流計串聯一個 Latex formula 的分壓電阻,就可量到 5V 的電壓,欲製作任一範圍的伏特計,僅須改變 Latex formula 值,即可做出所要的伏特計。

伏特計的內電阻 Latex formula 等於檢流計內電阻 Latex formula 與分流電阻Latex formula串聯的等效電阻。

Latex formula

分壓電阻 Latex formula 要很大,但不能無窮大。分壓電阻無窮大時,此時 Latex formula 非常小,超過檢流計靈敏度,檢流計指針無法偏轉等同開路狀態。


伏特計、安培計:

          

未連接迴路時,指針需指向刻度『0』。

若指針沒有指向刻度『0』,需用一字起子微調歸零鈕。


量內電阻的方法:

(1)量伏特計的內電阻 Latex formula

當電流通過檢流計的線圈時,線圈會產生感應磁場,使得檢流計的指針偏轉,偏轉的角度與電流的大小成正此。

伏特計與電阻是串聯的,因此檢流計指針偏轉程度與電流大小成正比。


Latex formula......(式子1)



加入一個電阻R(可變電阻箱),當檢流計指針偏轉減半,表示電流為原先的一半。

Latex formula

與式子1(Latex formula)比較,得到

Latex formula

提醒:『Latex formula』裡的『1』,指的是 Latex formula


可變電阻箱:

所有電阻切到『OUT』時,此時可變電阻箱的電阻為 0。

當『1k』『4k』『300』 切到『IN』,其餘電阻切到『OUT』,可變電阻箱的電阻為 Latex formula

當『10k』『4k』『3k』 切到『IN』,其餘電阻切到『OUT』,可變電阻箱的電阻為 Latex formula


(2)量安培計的內電阻 Latex formula

這邊的伏特計(mv)可以選擇範圍『100mV以下的伏特計』,也可以使用『三用電表』來量豪安培計兩端的電壓。

      

Latex formula


量電阻的方法:

(方法一)

我們直接讀取伏特計和安培計的刻度 Latex formulaLatex formula,再利用歐姆定律算出電阻值等於 Latex formula

事實上,所求電阻值並非真正的電阻值 Latex formula。因為安培計所讀取的電流 Latex formula,為流經電阻 Latex formula 的電流;伏特計所讀取的電壓 Latex formula,並非是電阻 Latex formula 兩端的電壓,而是電阻 Latex formula 串聯安培計兩端的電壓。

量到的電阻 Latex formula,其實是電阻 Latex formula 與安培計(內電阻為 Latex formula)串聯的電阻。

Latex formula

誤差百分比:Latex formula

因為 Latex formula 是定值,當 Latex formula 越大,誤差越小,因此這樣的量測方法適合量大電阻。

(方法二)

我們直接讀取伏特計和安培計的刻度 Latex formulaLatex formula,再利用歐姆定律算出電阻值等於 Latex formula

此電阻值 Latex formula 並非真正的電阻值 Latex formula。因為安培計所讀取的電流 Latex formula,是流經伏特計的電流 Latex formula 與電阻 Latex formula 的電流的總和。

Latex formula

量到的電阻 Latex formula,應該是電阻 Latex formula 與伏特計(內電阻為 Latex formula)並聯的等效電阻。

Latex formula

Latex formula

用此方法量到的電阻值,其誤差百分比:Latex formula

因為 Latex formula 是定值,當 Latex formula 越大,誤差越大,因此這樣的量測方法適合量小電阻。


建議:

大電阻拿取約 Latex formulaLatex formula 也可以, Latex formula 也沒問題~

小電阻拿取約 Latex formulaLatex formula 也OK~~

分析:

取兩個電阻(一個大電阻、一個小電阻),分別用方法一和方法二接線方式,測量電阻值。

大電阻,方法一誤差小,方法二誤差大。

小電阻,方法一誤差大,方法二誤差小。

建議2:

電源供應器可先限制電流輸出在0.25A左右,再去調整電壓輸出,避免電阻因功率太大燒毀。


電源供應器(DC Power Supply)的使用

1-先確認所有旋鈕歸零(逆時針轉到底)。

2-確認【INDEP】模式。

3-按下電源開關【POWER】按鍵,開啟電源供應器。

4-先將電流調整旋鈕【CURRENT】順時針 轉到C.V.燈亮起。

5-調整電壓調整懸鈕【VOLTAGE】到需要的電壓值。

關於電阻

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