我们知道电压表是有电阻的 当他并联在电阻两端我们知道电压表也是有电阻的,当它并联在电阻两端测电压时,对原电路会造成一定的影响.则电压表测出的电压值比真实值要 小 ,当被测电阻阻值 远小于电压表电阻 时,电压表的测量值更接近真实值.为什么?

问题描述:

我们知道电压表是有电阻的 当他并联在电阻两端
我们知道电压表也是有电阻的,当它并联在电阻两端测电压时,对原电路会造成一定的影响.则电压表测出的电压值比真实值要 小 ,当被测电阻阻值 远小于电压表电阻 时,电压表的测量值更接近真实值.
为什么?

当电压表并联在电阻两端测电压时,电压表内部的电阻也与被测电阻并联了,电压表所测的电压值是它们并联后的电阻的电压值,电阻的并联的公式为:两电阻之积除以两电阻之和,所以当被测电阻阻值远小于电压表电阻时,它们的并联值也越小也越接近于被测电阻的阻值,又因为电压与电阻阻值成正比,所以测得的电压也越接近真实值。(同理:当电压表电阻与被测电阻阻值相等或者差不多时,它们并联后电阻阻值约为原阻值的一半,相差太大,所以测得的电压也会比真实的小)

我们知道电压表的电阻是很大的,所以他可以直接并联在电源两端测量电源的电压,举个夸张点的例子:我们假设电压表的电阻和负载的电阻相同,电源开路电压为10V,比如当没有接电压表的时候负载电流为1A,这个时候是一个串联电路,负载和电源的电流是相等的,在这里先说一点,电源内部也是有电阻的,叫做内阻,在这里假设内阻为1欧姆,由于负载的电流是1A,那么将会在电源内部的内阻上产生1V的电压降,如果现在拿一个理想的电压表(电阻无穷大)来测量的话,测量的电压应该是9V,可是我们的电压表电阻并不是无穷大的,多少还是要有些电流的,其实加上电压表就相当于给电源又加上了一个负载,刚才说了,假设电压表的电阻和负载的相同,那么加上电流表以后电源的电流将不再是1A了,而是2A,因为理论上讲并联电路两端的电压是不变的(电压表是并联使用的),这个时候电压表里也会有1A的电流,由于加上电压表以后电源的电流增加了,那么势必造成内压降增大,原来内阻上的压降是1V,现在变成了2V,那么测量的电压不是应有的9V,而变成了8V,这就是你说的测出的电压值比真实值要小的原因,当被测电阻远远小于电压表电阻时,在这里再做个假设,假设被测电阻为1欧姆,电压表电阻为1000欧姆,电源电压为100V,内阻为0.1欧姆,做一下计算,当没有加上电压表的时候负载电流为100V/1Ω=100A,那么这100A的电流将在电源内阻上产生100×0.1=10V的压降,这时候电源对外的电压为100-10=90V,当加上电压表以后,计算一下流经电压表的电流:100/1000=0.1A,是0.1A,这个时候流经电源的总电流是100A的被测电阻电流加上电压表的0.1A电流,共100.1A,100.1A的电流在内阻上产生的压降是10.01V,那么这个时候电源对外的电压是100-10.01=89.99V,是不是特别接近于真实值90V啊?这就是为什么电压表的阻值越大于被测电阻的阻值测量的值就更接近真实值。我们希望电压表的电阻是越大越好,因为越大分得的电流就越小,在电源内阻上造成的电压降就越小,测量值就越准确!!

设电阻为r,电压表电阻为R
并联之后总电阻为,
1/[(1/R)+(1/r)]=Rr/(R+r)
R远远大于r的时候R/(R+r)接近1,总电阻也接近r
所以比较靠近真实值