(專題)伏安法測電阻.doc

高考專題 彭春菊電學(xué)實(shí)驗中兩種電表和兩種控制電路接法的選擇伏安法測電阻1.伏安法根據(jù)部分電路的歐姆定律I可知，電阻R，因此，只要用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，就可以求出未知電阻的阻值R。利用電壓表和電流表測電阻的方法，叫做伏安法。2.伏安法測電阻的原理部分電路歐姆定律：R 3.伏安法測電阻的兩種接法問題：現(xiàn)有下列儀器：電源、電壓表、電流表、電鍵和特測電阻各一只，請同學(xué)們設(shè)計測量電阻的電路圖.AVR有兩種測量電路外接法由于電流表接在電壓表跨接的兩點(diǎn)以外的電路中，故稱為外接法。外接法電路如右圖所示。AVR內(nèi)接法由于電流表接在電壓表跨接的兩點(diǎn)以內(nèi)的電路中，故稱為內(nèi)接法。內(nèi)接法電路如右圖所示。4.伏安法測電阻的誤差分析問題：在外接法和內(nèi)接法測量電路中，如果是理想情況，即電流表內(nèi)阻為零，電壓表的電阻趨近于無窮大，兩種電路的測量結(jié)果怎樣？（相同）我們在初中討論的就是這種理想情況。但是實(shí)際中，由于電壓表和電流表本身具有內(nèi)阻，把它們連入電路中以后，不可避免地要改變被測電路中的電壓和電流，給測量結(jié)果帶來誤差。下面對兩種接法的誤差作一分析。外接法的誤差請同學(xué)們思考：問題：用外接法電路測量時，電壓表測量的是哪里的電壓？（是待測電阻兩端的電壓）問題：電流表測量的是通過待測電阻的電流嗎？為什么？不是。因為電壓表有分流，所以電流表測出的是通過待測電阻和電壓表的電流之和。問題：電流表的讀數(shù)比實(shí)際流過待測電阻的電流大還是??？（大）a誤差產(chǎn)生的原因由于電壓表的分流作用。b測量值與真實(shí)值之間的關(guān)系R測R真在外接法中，測量的是待測電阻與電壓表并聯(lián)后的總電阻，由上面的公式可知R測R真問題：若已知電壓表的內(nèi)阻RV，待測電阻的測量值R測，怎樣求得待測電阻的真實(shí)值R真呢？分析：外接法測得的電阻R測是待測電阻與電壓表電阻的并聯(lián)值，即R測解得：R真內(nèi)接法的誤差請同學(xué)們思考：問題：用內(nèi)接法電路測量時，電流表測量的是哪里的電流？（電流表測量的是通過待測電阻的電流）問題：電壓表測量的是待測電阻兩端的電壓嗎？為什么？不是。因為電流表要分去一部分電壓，所以電壓表測出的是加在待測電阻與電流表兩端的電壓之和。問題：電壓表的讀數(shù)比待測電阻兩端的實(shí)際電壓大還是?。浚ù螅゛誤差產(chǎn)生的原因由于電流表的分壓作用。b測量值與真實(shí)值之間的關(guān)系R測R真 RA在內(nèi)接法中，測量的是待測電阻與電流表串聯(lián)后的總電阻，由上面的公式可知R測R真問題：若已知電流表的內(nèi)阻RA，待測電阻的測量值R測，怎樣求得待測電阻的真實(shí)值？分析：內(nèi)接法測得的電阻R測是待測電阻與電流表電阻的串聯(lián)值，即R測RAR真解得：R真R測RA5.伏安法測電阻的電路選擇（1）定量判定法通過上述分析可以知道：無論采用電流表外接法還是電流表內(nèi)接法，測量電阻都有誤差，那么哪種電路的測量結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值呢？當(dāng)RVRx時，電壓表分流作用小，采用電流表外接法若待測電阻的阻值比電壓表內(nèi)阻小得越多，因電壓表分流引起的誤差就越小，故采用電流表外接法。若RxRA，電流表的分壓作用小，采用電流表內(nèi)接法若待測電阻的阻值比電流表內(nèi)阻大得越多，因電流表的分壓而引起的誤差越小，故采用電流表內(nèi)接法。當(dāng)Rx時，電流表分壓作用小，應(yīng)選用內(nèi)接法。Rx時，電壓表分流作用小，應(yīng)選用外接法。當(dāng)=時，電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可（2）試觸法abc在、均不知的情況下，可采用試觸法。如圖所示，分別將a端與b、c接觸，如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯，說明電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法；如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用大，應(yīng)采用外接法。甲乙控制電路的選擇滑動變阻器的分壓、限流接法：為了改變測量電路（待測電阻）兩端的電壓（或通過測量電路的電流），常使滑動變阻器與電源連接作為控制電路，滑動變阻器在電路中主要有兩種連接方式。如圖（甲）為滑動變阻器的限流式接法，為待測電阻。它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串聯(lián)。對待測電阻供電電壓的最大調(diào)節(jié)范圍是：(是待測電阻，R是滑動變阻器的總電阻，不計電源內(nèi)阻)。如圖（乙）是滑動變阻器的分壓式接法。接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而被測電路與滑動變阻器的一部分電阻并聯(lián)，該接法對待測電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：（不計電源內(nèi)阻時）。選取接法的原則：要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。負(fù)載電阻Rx R變 時，須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。 采用限流電路時，電路中的最小電流（電壓）仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流（電壓）時，應(yīng)采用變阻器的分壓式接法。負(fù)載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。兩種電路均可使用時應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因為限流電路結(jié)構(gòu)簡單，能耗小。當(dāng)有兩個變阻器供選擇時，在滿足電流、電壓調(diào)節(jié)范圍的情況下，選小電阻，這樣調(diào)節(jié)的電壓、電流變化就較均勻，移動相同距離，阻值變化小。鞏固練習(xí)1.某同學(xué)用伏安法測一個未知電阻的阻值，他先將電壓表接在a點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為U13.0 V，I13.0 mA，然后將電壓表改接在b點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為U22.9 V,I24.0 mA，如圖所示，由此可知電壓表應(yīng)接到_點(diǎn)誤差較小，測得Rx值應(yīng)為_.解析：兩種接法中兩表示數(shù)變化分別為：UU1U2（3.02.9 ）V0.1 VII2I1（4.03.0 ）mA1.0 mA則，很明顯，電流表示數(shù)變化較電壓表示數(shù)變化明顯，這說明電壓表的分流作用較大，為了減小誤差，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，即電壓表應(yīng)接到a點(diǎn)。當(dāng)電壓表接a點(diǎn)時，Rx1000。2.電流表的內(nèi)阻約為0.1，電壓表的內(nèi)阻約為10k,若待測電阻約為5，用伏安法測其電阻，應(yīng)采用電流表 接法，若待測電阻約為500,用伏安法測其電阻，應(yīng)采用電流表 接法。答案：外接法 內(nèi)接法總結(jié)為：“大內(nèi)偏大，小外偏小”，即大電阻采用電流表內(nèi)接法，測量結(jié)果偏大；小電阻采用電流表外接法，測量結(jié)果偏小。3.在伏安法測電阻的實(shí)驗中，實(shí)驗室備有下列器材：A待測電阻R，阻值約為10左右B電壓表Vl，量程6V，內(nèi)阻約2kC電壓表V2，量程15V，內(nèi)阻約10kD電流表Al，量程0.6A，內(nèi)阻約0.2E電流表A2，量程3A，內(nèi)阻約0.02F電源：電動勢E=12VG滑動變阻器l，最大阻值10，最大電流為2AH滑動變阻器2，最大阻值50，最大電流為0.2AI導(dǎo)線、電鍵若干(1)為了較精確測量電阻阻值，在上述器材中選出該實(shí)驗所用器材_(填器材前面的字母代號)。(2)在虛線框內(nèi)畫出該實(shí)驗電路圖。答案：(1)ABDFGI (2)外接、分壓電路 （圖略）4.一只小燈泡，標(biāo)有“3V、0.6W”字樣?，F(xiàn)用右下圖給出的器材測量該小燈泡正常發(fā)光時的電阻R1。（滑動變阻器最大阻值為10；電源電動勢為12V，內(nèi)阻為1；電流表內(nèi)阻為1，電壓表的內(nèi)阻為10k）。（1）在設(shè)計電路的過程中，為了盡量減小實(shí)驗誤差，電流表應(yīng)采用 （選填“內(nèi)接”或“外接”）法?；瑒幼冏杵鞯倪B接方式應(yīng)采用 （選填“分壓式”或“限流式”）（2）將你所設(shè)計的實(shí)驗電路圖（盡量減小實(shí)驗誤差）畫在左下方的虛線框中。（3）用筆畫線當(dāng)導(dǎo)線，根據(jù)設(shè)計的電路圖將實(shí)物圖連成完整的電路（圖中有三根導(dǎo)線已經(jīng)