补偿法在测量电学量中的应用

陈玉生

福建省福安市第二中学(355001)

传统教学中，电学量的测量都要借助于电压表、电流表等测量仪器。但电压表在电路中的分流作用以及电流表在电路中的分压作用，使得对电路中电流和电压的测量结果有影响，从而产生系统误差。如果能设计一个电路对测量电路的电压或电流的损失提供补偿，使测量的电压和电流不受仪表内阻的影响，这样就可以消除仪表内阻产生的系统误差。

1 补偿思想

1.1 电流补偿法

图1为电流补偿电路图，把电路的输出端AB与待测电流的电路串联，调节滑动变阻器R，使电流计的示数为零，此时电流计两端电压为零，也就是电流表不会在被测电路中分压，从而真实地测出被测回路中的电流数值。

图1 电流补偿电路图

1.2 电压补偿法

图2为电压补偿电路图，把电路的输出端AB与待测电压的电路并联，调节滑动变阻器R，使电流计的示数为零，也就是电压表不会在被测电路中分流，从而真实地测出被测电路中的电压数值。

图2 电压补偿电路图

2 补偿法测电流

图3 测量电流原理图

图4 补偿法测电流电路图

3 补偿法测电压

图5 测量R1两端电压电路图

如图6所示，在R1的两端并联一个补偿电路，闭合K1和K2，调节变阻器R，使电流计的示数为零，这时补偿电路提供的电流把电压表的分流作用相抵消，电压表测得的电压就是R1的两端的真实电压。

图6 测量R1两端电压补偿电路图

4 补偿法测电阻

图7 外接法测电阻

图8 内接法测电阻

图9 电压补偿法测电阻电路图

图10 电流补偿法测电阻电路图

5 补偿法测电源的电动势和内阻

图11 外接法测电源电动势和内阻

图12 内接法测电源电动势和内阻

图13 电压补偿法测电源电动势和内阻电路图

应用补偿法测量电流、电压、电阻和电动势，具有电路简单，操作方便，测量准确等优点。这种补偿思想不仅可以应用在电学中，还可以应用在力学和热学中，是高中物理重要的科学思维方法之一。