伏安法測電阻實驗專題

1、標準實用實驗二 伏安法測電阻.教學內(nèi)容：伏安法測電阻實驗問題綜合.學習目標：1、掌握伏安法測電阻的實驗原理及兩種電路的誤差來源。2、熟練利用伏安法測電阻的實驗原理對實驗電路及器材做出選擇。3、重點掌握伏安法實驗習題的類型及其相關的解法。考點地位：伏安法測電阻是電學實驗的重點內(nèi)容，是歷年高考考查的重點和難點，實驗所涉及的知識面廣，綜合性強，難度較大，從出題內(nèi)容上可以從多角度考查學生的實驗分析能力， 包括電阻的測量、電表內(nèi)阻的測量、電路及儀器器材的選擇、實驗電路的連接、實驗原理的遷 移等，出題形式主要是以實驗題形式出現(xiàn),三.重難點解析：1、伏安法測電阻原理分析：UUIR(1)測量原理：根據(jù)歐姆定律

2、R，得到1 ,用電壓表測出電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，就可以求出電阻，這種測量電阻的方法叫伏安法。(2)兩種測量電路的比較類別安培表內(nèi)接法安培表外接法電1路圖伏特表示數(shù)伏特表示數(shù)UV UrUv Ur Ua Ur安培表示數(shù)誤差安培表示數(shù)IA IR1 A1 R1 V1 R分析oUvUrofUvUrfR測,R真R測R真I AI RI AI R誤差來源于安培表的分壓作用誤差來源于電壓表的分流作用兩種u v，R 測R越小，Ir越接近Ia電路R越大，Ur越接近Ia越cUvR測的選R直UrA越接近擇條接近于IRrUrR直件可見，為了減小誤差，該電路適合測大真Ir電阻，即RRa可見，為減小誤差，該電路適合

3、測小電阻， 即RRV電流表和電壓表的內(nèi)接和外接法的選擇原則:當2臨界值法 已知待測電阻、電壓表和電流表內(nèi)阻的大約值Ra時，該值為臨界值；內(nèi)外接法均可;R 時，Ra大電阻，內(nèi)接法;2.試觸法選擇內(nèi)、小電阻，外接法;外接法：具體方法是，在如圖所示的電路中，改變電表的連接方式，拿電壓表的一個接線柱分別接觸 M、N兩點，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化，如果電流表變化 明顯，說明電壓表內(nèi)阻對電路影響較大，應采用內(nèi)接法；如果電壓表變化明顯，說明電流表內(nèi) 阻對電路影響較大，應采用外接法。題型1、伏安法實驗原理問題:用伏安法測電阻，當被測電阻的阻值不能估計時，可采用試接的辦法，如圖所示。讓電壓 表一端先后接到

4、b點和c點，觀察兩個電表的示數(shù)，若電流表的示數(shù)有顯著變化，則待測電阻的阻值跟 的內(nèi)阻可以比擬。 電壓表的兩端應接在 a、 點；若電壓表的示數(shù)有顯著變化，則待測電阻的阻值跟 的內(nèi)阻可比擬，電壓表應接在 a、兩b點。答案：電壓c電流文案大全.滑動變阻器的限流接法和分壓接法:電路負載rl上電壓調(diào)節(jié)范圍負載Rl上電流調(diào)節(jié)范圍閉合開 關前觸 電所處 位置相同條件下消耗的總功率限 流 接 法rla Ro bRlL 1 1b端Ilu LRlRoIRlRo，LRl分壓 接 法Irl職0 UL0 IlRla端(Il lap)1a Ro b ro S比都為了限流電路分壓電路調(diào)節(jié)范圍分壓電路調(diào)節(jié)范圍保護負較大大載電

5、路能耗小滑動變阻器的兩種電路連接都能控制調(diào)節(jié)負載的電流和電壓，但在相同條件下調(diào)節(jié)效果不同, 實際應用中要根據(jù)具體情況恰當?shù)倪x擇限流接法和分壓接法。兩種接法的選用原則（1）負載電阻的阻值遠大于變阻器的總電阻，須用分壓式電路。若接成限流式，當改變 滑動變阻器的阻值時，電路中電流變化不明顯，測得的電壓和電流取值范圍小。例1.某電壓表的內(nèi)阻在；二1之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實驗室提供下列可選用的器材：待測電壓表V （量程3V）； 電流表（量程丄）； 電流表（量程）； 電流表亠（量程I）滑動變阻器R （最大阻值|;：1-）;電源丄（電動勢4V）;電鍵K。（1 ）所提供的電流表中，應選用 （2 ）為了盡量減小

6、誤差，要求測多組數(shù)據(jù)。試畫出符合要求的實驗電路圖。（97年高 考）分析：將電流表、電壓表串聯(lián)，只要讀出兩表讀數(shù)，即可用公式丘求得電壓表的內(nèi)阻。通過電壓表的最大電流值, U 3. = A2QxlO3=15 x IO-* -A = 1504故電流表應選1。由于變阻器的阻值遠小于電壓表的內(nèi)阻，且要求測多組數(shù)據(jù)，故變阻器用分壓式連接， 如圖3所示。（2 ）要求負載上電壓或電流變化范圍較大，或者需要從零開始連接可調(diào)，須用分壓式接 法。例2.已知某電阻絲的電阻約為I ： -，現(xiàn)有下列器材供測量該電阻絲的電阻時使用；A. 量程為皿出衛(wèi)，內(nèi)阻是03Q的電流表。B. 量程為3V，內(nèi)阻是的電壓表。C. 阻值是，額

7、定電流為2A的滑動變阻器。D. 蓄電池（6V）。E. 開關一個，導線若干。要求：畫出用伏安法測上述電阻絲的電阻的電路圖，測量數(shù)據(jù)要盡量多。分析：若采用限流式接法，由于電阻絲阻值為-，在3V電壓（電壓表的量程）下工作，則流過它的最大電流為 D.3A，改變滑動變阻器的阻值（020），電路中電流變化范圍約為I : 1，電流取值范圍比較小，故采用分壓式接法比較好。電路圖如圖4所示。IR_T_1圖4（3）若電源的電動勢較大，負載電阻及滑動變阻器的總阻值不大，如果實驗所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，無 論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實際電流（或電壓）都會超過電表量程或元件允許的最大電

8、流（或電壓） 為了保護電表或其它元件，必須采用分壓接法。例3.用伏安法測量一個定值電阻的器材規(guī)格如下：待測電阻凡（約10曲）；直流電流表（量程|,內(nèi)阻工二）；直流電壓表（量程-;，內(nèi)阻直流電源（輸出電壓 3V，內(nèi)阻不計）；滑動變阻器（阻值范圍I- -，允許最大電流1A）；電鍵一個，導線若干條。根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求畫出實驗電路圖。分析：若滑動變阻器采用限流式連接，則將其全部接入電路時，電路電流為/=一 3 曲100+50 + 5=00194Z仍大于直流電流表的最大量程（10mA ），故滑動變阻器應用分壓式連接。又因，故采用電流表外接法，實驗電路圖如圖5所示。(4 )當負載電阻的阻值 小于變阻

9、器總電阻 R或相差不多時，若兩種電路都可以對負載的電流和電壓有明顯的調(diào)節(jié)，或兩種電路都滿足實驗要求，且電壓、電流變化不要求從零調(diào) 起，則多采用限流式接法，這樣的接法電源負擔輕，能耗小。例4.在一次實驗中需要較準確地測量某一個金屬絲的電阻，已知金屬絲的電阻用片，約為5；電流表量程3A，內(nèi)電阻約01;電壓表量程3V，內(nèi)電阻約LX ;電源電動勢6V ；滑動變阻器R的總電阻20,額定電流1嚴衛(wèi)。試畫出測量金屬絲電阻的電路圖。分析：電源電動勢為W流過金屬絲的電流約7 = A= 12 A5可采用限流接法，電路如圖 6所示。總結(jié)：（1）通常情況下（滿足安全條件），由于限流電路能耗較小，電路結(jié)構(gòu)簡單，因此應

10、優(yōu)先考慮。（2 ）在下列情況下必須采用分壓接法。（1 ）負載電阻的阻值遠大于變阻器的總電阻，須用分壓式電路。若接成限流式，當改變滑動變阻器的阻值時，電路中電流變化不明顯，測得的電壓和電流取值范圍小。（2 ）要求負載上電壓或電流變化范圍較大，或者需要從零開始連接可調(diào)，須用分壓式接 法。（3）若電源的電動勢較大，負載電阻及滑動變阻器的總阻值不大，如果實驗所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，無 論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實際電流（或電壓）都會超過電表量程或元件允許的最大電流（或電壓） 為了保護電表或其它元件，必須采用分壓接法。（4 ）當負載電阻的阻值 -小于變阻器總電阻 R或相

11、差不多時，若兩種電路都可以對負載的電流和電壓有明顯的調(diào)節(jié)，或兩種電路都滿足實驗要求， 且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起，則多采用限流式接法，這樣的接法電源負擔輕，能耗小。三、實驗電路及器材的選擇原則與方法：（1）實驗電路的選擇原則：在高中物理階段常見的電路選擇問題有兩種。選擇滑動變阻 器的限流和分壓接法；選擇電流表和電壓表的內(nèi)接和外接法?；瑒幼冏杵鞯南蘖骱头謮航臃ǖ倪x擇原則：一般情況下全部選限流接法，除非有特殊要求。特殊要求如下：負載兩端電壓由零開始變化；用限流接法時，負載能承受的電流小于用限流接法所能達到的最小電流； 所用電流表和電壓表的量程小于用限流接法所能達到的最小電 流和分到的電壓。（2

12、 ）電路器材的選擇。電流表和電壓表的選擇原則是第一要安全，第二要準確。準確是 指在可用的電流表、電壓表測量范圍內(nèi)，盡可能選用量程小一些的電表，因為電流表、電壓表 在測量時指針偏轉(zhuǎn)角越大，誤差越小。例如電流電壓為6V，可供選擇的電壓表有 3V和15V兩個電壓表。從安全考慮只能選15V電壓表。如電源電壓為 4V，可供選擇的電壓表有 6V和9V兩個電壓表。則應選 6V電壓表。電源的選擇原則是第一能用，第二是經(jīng)濟。例如為保證6V、6W的用電器能正常工作，可供選擇的電源有 6V、1禾和9V、 的兩個電源。則應選 9V的電源。若兩電源都是內(nèi)阻極小 而可忽略不計的電源。則應選 6V的電源。滑動變阻器的選擇原

13、則第一是能用，第二是方便。所有滑動變阻器的銘牌上都標明該滑動變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流。因此，滑動變阻器的選擇首先看實驗時通過滑動變阻器的電流是否在其允許范圍之內(nèi)，然后看滑動變阻器的電阻和電路中其他總電阻是否相當， 例如電路總電阻約為 300 ，選擇滑動變阻器連接限流電路，可供選擇的滑動變阻器的最大電 阻有20 、200 、20k 、則應選擇200，因為20太小，可調(diào)范圍小，20k太大，調(diào)節(jié) 極不方便，滑動觸頭稍稍一動，電阻變化就是幾百上千歐。連接成分壓器電路時原則也是一樣。題型2、實驗器材的選擇及實驗電路的設計問題：如圖所示為用伏安法測定一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖，器材

14、規(guī)格如下:（1）（2）（3）（4）（5）（6）100250，不滿足內(nèi)接的要求。待測電阻Rx （約100 ）；，內(nèi)阻50）；直流毫安表（量程 020mA直流電壓表（量程 03V，內(nèi)阻5k ）；直流電源（輸出電壓 6V，內(nèi)阻不計）；滑動變阻器（阻值范圍 015 ，允許最大電流1A）； 開關1個，導線若干。根據(jù)器材規(guī)格及實驗要求，在本題的實物圖上連線。 解析：先確定采用電流表內(nèi)接電路還是外接電路。Ra匹4 50又Rx 100，滿足電流表外接的要求Rv Rx ,電流表應外接。再確定變阻器是采用限流還是分壓。若采用限流式，則滑動變阻器阻值達到最大時，電路中電流達到最小，IE_ 6A 3.6 10 2A

15、36mA15 50，已超過電流表量程，故必須采用A.要求測量結(jié)果盡量準確,滑動變阻器分壓式電路。實驗電路如圖所示。B.C.D.E.電池組（3V、1）電流表（3A 0.0125 ）電流表（0 0.6A0.125 ） 電壓表（03V、3k ） 電壓表（015V、15k）小 Rx R RA 100F. 滑動變阻器（0 20、1A）G. 滑動變阻器（0 200、0.3A）H. 開關、導線（1 ）上述器材中應選用的是 。_（2 ）實驗電路應采用電流表 法（填“內(nèi)”或“外”）。(3)畫出實驗電路圖。答案：(1 ) A、C、D、F、H題型3、(特殊測量方法)1 用一個已知電阻和兩個電壓表。(1 )將實驗過程

16、補充完整：a 對照電路圖連接好電路，并將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大處；b 閉合開關，。c.斷開開關，整理器材。(2 )用測量所得的物理量和已知量符號表示出待測電阻Rx =(3)寫出本實驗中滑動變阻器的作用： 2.用一個已知電阻和兩個電流表例題2、現(xiàn)有下列實驗器材：一只已知阻值的定值電阻 的導線。請你利用這些器材設計實驗，測出一只未知電阻 要求：(1)在右框內(nèi)畫出實驗電路圖。(2)簡述實驗過程并用已知量和測量量表示Rx。Ro、兩只電流表、電池、開關、足量Rx的阻值。例題1用如圖所示的電路來測量未知電阻Rx的阻值，Ro阻值已知。3 .用一個電流表和電阻箱例題3、用如圖甲所示的電路可以測量一個未知

17、電阻的阻值,其中Rx為待測電阻,R為電阻箱,S為單刀雙擲開關，Ro為定值電阻。B.讀出電阻箱的示數(shù)R;C.把開關S接a點,讀出電流表的示數(shù)為I；D.根據(jù)電路圖，連接實物,將電阻箱的阻值調(diào)至最大。上述步驟的合理順序是 只需填寫序號）。步驟A中電阻箱調(diào)節(jié)好后示數(shù)如圖乙所示,則它的示數(shù)為 己知Ro的阻值為10 Q,則待測電阻的阻值為 。本實驗所采用的物理思想方法可稱為 （填“控制變量法”或“等效替代法”）。電表內(nèi)阻的巧妙測量問題：（全國高考題）從下列器材中選出適當?shù)膶嶒炂鞑?，設計一個電路來測量電流表的內(nèi)阻量程10mA，內(nèi)阻待測（約40）；，量程 500 A，內(nèi)阻2750；，量程10V ,內(nèi)阻310k

18、；1，要求方法簡捷，有盡可能高的精確度，并能測得多組數(shù)據(jù)。電流表電流表電壓表1電阻R1，阻值約為100；滑動變阻器R2 ,總阻值約50電源E,電動勢1.5V，內(nèi)阻很小;開關S,導線若干。（1 ）畫出實驗電路圖，標明所用器材的代號。（2 ）若選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計算r1，則所用的表達式r1 式中各符號的意義是答案：（1 ）電路如圖所示。1 2r2(2) 112分別是電流表O討解析：連線如圖所示，閉合開關，兩次調(diào)節(jié)電阻箱的電阻，讀出其電阻阻值R1、R2和電壓表所對應的電壓 Ui、U 2，則由串聯(lián)電路電流相等可得:Ui E UiR vRiU2 E U2R vR 2、式聯(lián)立得:RvU 2 R2 U1

19、R1Ui U2的內(nèi)阻。變式：（2005 全國卷III ）禾9用下圖所示中給定的器材測量電壓表V的內(nèi)阻Rv。圖中B 為電源（內(nèi)阻可忽略不計），R為電阻箱，S為開關。將圖中實物連接為測量所用的電路。寫出實驗中必須記錄的數(shù)據(jù)（用符號表示），并指出各符號的意義： 。用中記錄的數(shù)據(jù)表示Rv的公式為Rv題型4、伏安法測電阻原理的拓展與創(chuàng)新：（2006 南通“伏安法”測電阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，使得測量結(jié)果總 存在誤差，而按如圖所示電路進行測量，則由電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差可消除。（1 ）請你在題中橫線上簡要寫出還未完成的主要操作步驟，并用字母表達出相應的測量 值。 閉合開關Si，開關S2

20、接2，調(diào)節(jié)Rp和Rp，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出 電流表和電壓表的讀數(shù)12、U 2 ； 保持Rp不變， （2）請你推導出待測電阻 Rx的表達式。（3）用線把實物圖按電路圖連成測量電路，請將圖中未連的線連完整。答案：（1 ）閉合Sl，S2接1，調(diào)節(jié)Rp使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出此時電壓表和電流表的讀數(shù)Ui、Il1 。（2 ）由歐姆定律得:U1 h（Rp Ra）U2 l2（Rx Rp Ra）Rx聯(lián)立得：（3）如圖所示：U2IU1電流表變式：（2007 西安）用以下器材測量一待測電阻的阻值，器材（代號）與規(guī)格如下: （量程250mA，內(nèi)阻r1為5）；（量程300mA，內(nèi)阻匕約為5

21、）；標準電流表 待測電阻Rl （阻值約為100）；滑動變阻器R2 （最大阻值10）；電源E （電動勢約為10V，內(nèi)阻r約為1）；單刀單擲開關S,導線若干。（1）要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標明每個器材的代號。（2）實驗中，需要直接測量的物理量是 計算公式是Rl，用測的量表示待測電阻 R1的阻值的答案：（1 ）實驗電路如圖所示。R12，待測電阻Rl阻值的計算公式是011r1R1 1點撥：I1r1即為R1兩端的實際電壓，I2幾即為R1上流過的實際電流，故12 11，（2 ）兩電流表丨1-riI2 I的讀數(shù)為I-、本實驗避免了伏安法的系統(tǒng)誤差?！灸M試題】1. 關于電流表，下

22、列敘述中不正確的是（）A. 電流表必須與電路串聯(lián)B. 電流表所測得的值比真實值小C. 電流表的內(nèi)阻越大，則測量越準確D. 電流表的內(nèi)阻越小，則測量越準確2. 用伏安法測電阻有電流表外接法與電流表內(nèi)接法兩種方法。下列說法中正確的是 （）A.若RxRv，用外接法測得R x的值誤差較小B.若RxRv，用外接法測得Rx的值誤差較小C.若RxRa，用內(nèi)接法測得Rx的值誤差較小D.無論Rx之值如何，用外接法測得R x的值總比真值小，用內(nèi)接法測得Rx的值比真值大3. 某學生在測電燈泡的電阻時，不慎把電流表（量程 03A ）與電壓表（量程250V ）的位C.燈泡燒壞D.燈泡不亮4. 兩個定值電阻R-、R2串聯(lián)

23、后接在輸出電壓 U穩(wěn)定于12V的直流電源上，有人把一個內(nèi) 阻不是遠大于R-、R2的電壓表接在R-的兩端，電壓表的示數(shù)為 8V，如圖所示，如果把此電 壓表改接在R2兩端，則電壓表的示數(shù)將（）A.小于4VB.等于4VC.大于4V ,小于8VD.等于或大于8V5.某冋學用伏安法測量電阻Rx，分別用電流表內(nèi)接法和外接法，測得Rx的阻值分別為R1和R2,所測阻值與真實值Rx之間的關系是（）a. R1Rx R2B. R1RxR2C. R1 R2 RxD. R1R2Rx6. 將一塊內(nèi)阻為600 ，滿偏電流為50 A的電流表G改裝成量程為0.6A的電流表，應該（ ）6A. 串聯(lián)一個7.2 10的電阻6B. 并

24、聯(lián)一個7.2 10的電阻C. 串聯(lián)一個0.05的電阻D. 并聯(lián)一個0.05的電阻7. 量程為15V的電壓表，當給它串聯(lián)一個3k的電阻后測量實際電壓為 15V的電路時，指針指在刻度盤上12V處，此電壓表的內(nèi)阻為多少？若此表的量程擴大為100V，應串聯(lián)一個阻值為多少的電阻？8. 一阻值約為30k的電阻Rx，欲用伏安法較準確地測出該電阻的阻值。備選器材有：a. 電源（電動勢16V，內(nèi)阻20 ）b. 電源（電動勢3V，內(nèi)阻0.5 ）c. 伏特表（量程15V,內(nèi)阻50k）d. 伏特表（量程03V，內(nèi)阻10）e. 安培表（量程500 A，內(nèi)阻500）f. 安培表（量程01mA,內(nèi)阻250）g. 滑動變阻器（阻值0 200 ，額定電流0.5A）h. 滑動變阻器