=
(rg
( rg
ε
ε
+ R + R′ + r) 2 △R
+ R + R′ + r) 2
ε △I
·△I
(26)
2
g
由于 A0 表的最小分度为 20μA,所以,当ΔI=±1μA 时,A0 表的指针不能反映出来(保守估计)。故此,由(26)式可得:
△R =
1.5
(3 × 10−4 ) × 10−6
≈ 17(Ω)
这说明对于图 8-14 的方案,在现在所设条件下由于 R 的不确定性,给实验造成的最大误差可达 17%,因此图 8-14 的方案也不可行,必需进一步改进。
从(26)可见,在 Ig 和ΔI 既定(即 A0 表既定)的情况下,ΔR 的大
小主要决定于电路电动势ε的大小。ε越小,ΔR 就越小。如果我们能使ε降低到 2 个电表的电压灵敏度大小之和的程度,即ε=30mV+30mV=60mV, 那么,由(26)式可得:
60 × 10−3
△R = (3 × 10− 4 )( −2)
= 0.7(Ω)
× 10−6
这给实验造成的误差为 1%。这点误差是允许的。
这里,关键是如何提供微小的电动势。对此,可采用如图 8-18 所示的电路。
这一电路利用分压法为 A,B 两端提供微小电压。图中,R'可由一个
定值电阻和一只阻值不大的电位器或滑线电阻组成(如图 8-19 所示),也可直接由若干定值电阻组成(如图 8-20 所示)。R″的作用在于微调 UBC 的大小,以使 A0 表的指针不超过满刻度(A 表也不超过满刻度),且指在
某一刻度线上。
对于图 8-15、图 8-16 的可行性问题请读者自己分析。图 8-15、图 8-16
都应该采用图 8-18 中那样的分压形式,以确保方案可行。
比较上述 8 个方案可见:
-
替代法的实验(系统)误差最小,仅从这方面来说,是比较理想的。但是,它要用两只电表,使器材增多,这给缺乏电流表或毫伏表的中学实验室增加了一定的困难。
-
如果只能用或只有一只电表——待测电流计进行实验,那么,还是用“并联半值法”好。至于用提高电动势来减小方案误差的措施,并非十分重要。
总之,在条件允许的情况下,应尽可能用替代法来进行实验。
第二节 图像法的应用
图像法是处理实验数据常用的一种方法。它不仅具有简单明了、形象直观的特点,还能起到一般计算法所起不到的作用。图像法除了一些常规用途之外,在中学物理实验中,还能在下述几个方面发挥它的作用。