伏安法測電阻專題

1、 伏安法測電阻一、 伏安法及測量原理測量原理：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，利用部分電路的歐姆定律可以測出電阻的阻值R，即R=，這種用伏特表和安培表測量電阻的方法叫伏安法。二、 伏安法測電阻的兩種電路a) 電流表接在電壓表和兩接線柱外側(cè)，叫外接法。如圖：b) 電流表接在電壓表和兩接線柱內(nèi)側(cè)，叫內(nèi)接法。如圖：外接法： 內(nèi)接法：三、 伏安法測電阻的誤差分析上面兩圖中，Rx為待測電阻，因?yàn)殡娏鞅?、電壓表分別有分壓、分流作用，因此兩種方法測量電阻都有誤差。1、電流表外接法 電壓表示數(shù) UV = UR電流表示數(shù) IA = IR + IV > IR R測 = = <

2、; = Rx 測量值偏小，適于測量小阻值電阻 。說明：誤差來源于電壓表的分流作用，分流越小，誤差越小，所以該電路適合測量小電阻，即Rx RV. . 2、電流表內(nèi)接法電壓表示數(shù) UV = UR +UA > UR電流表示數(shù) IA = IRR測 = = RA + Rx > = Rx 測量值偏大，適于測量大阻值電阻。說明：誤差來源于電流表的分壓作用，分壓越少，誤差越小，所以該電路適合測量大電阻，即Rx RA . 四、 伏安法測電阻電路的選擇1、直接比較法：當(dāng) Rx RA 用內(nèi)接法。當(dāng) Rx RV. 用外接法。2、定量判斷法若已知待測電阻的大約值 Rx，電流表內(nèi)阻RA和電壓表內(nèi)阻RV.，則當(dāng)

3、，用內(nèi)接法；當(dāng)用外接法。 當(dāng)Rx>(即Rx為大電阻)用內(nèi)接法.當(dāng)Rx<(即Rx為小電阻)用外接法.當(dāng)Rx=時,內(nèi)、外接法均可。3、試觸法：當(dāng)Rx、RA、Rv大約值都不清楚時用此法。如圖所示將電壓表的一個接線空著，分別輕觸電流表的A、B接線柱，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況。若電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用較強(qiáng)，即Rx是一個高值電阻，應(yīng)選用內(nèi)接法，接線應(yīng)接B測量。若電壓表示數(shù)有顯著變化，說明電流表的分壓作用強(qiáng)，即Rx是一個低值電阻，應(yīng)選用外接法，接線應(yīng)接A測量五、小結(jié)適用測大電阻或Rx RA .適用測小電阻或Rx RV適用條件R測= R真串RA= RA + Rx R測=

4、 R真并RV =測量值實(shí)質(zhì)RA的分壓作用RV的分流作用誤 差原 因R測 > R真R測 < R真I測 = I真I測 > I真U測 > U真U測 = U真誤 差分 析電 路安培表內(nèi)接安培表外接名 稱伏安法測電阻-原理RU/I六、滑動變阻器的兩種連接方式1、如圖所示的兩種電路中，滑動變阻器（最大阻值為R0）對負(fù)載RL的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用，通常把圖（a）電路稱為限流接法，圖（b）電路稱為分壓接法2、兩種電路的比較負(fù)載RL上電壓調(diào)節(jié)范圍（忽略電源內(nèi)阻）負(fù)載RL上電流調(diào)節(jié)范圍（忽略電源內(nèi)阻）相同條件下電路消耗的總功率限流接法EULEILEIL分壓接法0ULE0ILE（I

5、LIap）比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大限流電路能耗較小（1）.從調(diào)節(jié)范圍上比較分壓電路優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)范圍寬，其次是它的電流，電壓都包含了0值且與R0無關(guān)。（2）.從方便調(diào)節(jié)的角度比較其中，在限流電路中，通RL的電流IL=，當(dāng)R0RL時IL主要取決于R0的變化，當(dāng)R0RL時，IL主要取決于RL，特別是當(dāng)R0<<RL時，無論怎樣改變R0的大小，也不會使IL有較大變化即R0越大，電流、電壓變化范圍越大; R0越小，電流、電壓變化范圍越小.在分壓電路中，并聯(lián)電路電阻比小的那個還小，當(dāng)R0>>RL時，R并RL，所以RL兩端電壓隨R0增大而增大，幾乎不受負(fù)載影響。當(dāng)RL

6、比R0小或小很多時，R并R0這時幾乎不受影響，不宜采用分壓電路。歸納為：大負(fù)載 R0>RL時，分壓電路 小負(fù)載 R0<RL時，限流電路 （大載分壓小限流）（3）.從兩電路連線和節(jié)能角度比較從兩電路連線方面看，限流電路簡單，分壓電路復(fù)雜。從兩電路節(jié)能方面看，限流電路耗能?。‥IL），分壓電路耗能大（E（ILIap）。3、滑動變阻器的限流接法與分壓接法的選擇方法滑動變阻器以何種接法接入電路，應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇?。?）下列三種情況必須選用分壓式接法要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時（如：測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路）

7、，即大范圍內(nèi)測量時，必須采用分壓接法當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值R0，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大（或要求測量多組數(shù)據(jù)）時，必須采用分壓接法因?yàn)榘磮D（b）連接時，因RL>>R0Rap，所以RL與Rap的并聯(lián)值R并Rap，而整個電路的總阻約為R0，那么RL兩端電壓UL=IR并=·Rap，顯然ULRap，且Rap越小，這種線性關(guān)系越好，電表的變化越平穩(wěn)均勻，越便于觀察和操作若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓（或電流）的最小值仍超過RL的額定值時，只能采用分壓接法（2）下列情況可選用限流式接法測量時電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且RL與R0

8、接近或RL略小于R0，采用限流式接法電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時，采用限流式接法沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用限流式接法七、伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖題型1、伏安法實(shí)驗(yàn)原理問題：用伏安法測電阻，當(dāng)被測電阻的阻值不能估計(jì)時，可采用試接的辦法，如圖所示。讓電壓表一端先后接到b點(diǎn)和c點(diǎn)，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_表的內(nèi)阻可以比擬。電壓表的兩端應(yīng)接在a、_兩點(diǎn)；若電壓表的示數(shù)有顯著變化，則待測電阻的阻值跟_表的內(nèi)阻可比擬，電壓表應(yīng)接在a、_兩點(diǎn)。變式：用伏安法測金屬電阻

9、（約為）的值。已知電流表內(nèi)阻為，量程為0.6A，電壓表內(nèi)阻為幾千歐，量程為3V，電源電動勢為9V，滑動變阻器的阻值為，額定電流為5A，試畫出測量Rx的原理圖。題型2、實(shí)驗(yàn)器材的選擇及實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)問題：如圖所示為用伏安法測定一個定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：（1）待測電阻；（2）直流毫安表（量程020mA，內(nèi)阻）；（3）直流電壓表（量程03V，內(nèi)阻）；（4）直流電源（輸出電壓6V，內(nèi)阻不計(jì)）；（5）滑動變阻器（阻值范圍0，允許最大電流1A）；（6）開關(guān)1個，導(dǎo)線若干。根據(jù)器材規(guī)格及實(shí)驗(yàn)要求，在本題的實(shí)物圖上連線。變式：欲用伏安法測定一段阻值為左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測量結(jié)

10、果盡量準(zhǔn)確，備有以下器材：A. 電池組（3V、）B. 電流表（）C. 電流表（）D. 電壓表（03V、）E. 電壓表（015V、）F. 滑動變阻器（0）G. 滑動變阻器（0）H. 開關(guān)、導(dǎo)線（1）上述器材中應(yīng)選用的是_。（2）實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表_接法（填“內(nèi)”或“外”）。（3）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。題型3、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(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個電路來測量電流表的內(nèi)阻，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，量程10mA，內(nèi)阻待測（約）；電流表，量程，內(nèi)阻；電壓表，量程10V，內(nèi)阻；電阻，阻值約為；滑動變阻器，總阻值約；電源E，電動勢1.5

11、V，內(nèi)阻很小；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，標(biāo)明所用器材的代號。（2）若選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計(jì)算，則所用的表達(dá)式_，式中各符號的意義是_。變式：（2005·全國卷III）利用下圖所示中給定的器材測量電壓表V的內(nèi)阻。圖中B為電源（內(nèi)阻可忽略不計(jì)），R為電阻箱，S為開關(guān)。將圖中實(shí)物連接為測量所用的電路。寫出實(shí)驗(yàn)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)表示的公式為_。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(jìn)行測量，則由電壓表、電流表

12、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(dá)出相應(yīng)的測量值。閉合開關(guān)，開關(guān)接2，調(diào)節(jié)，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)、；保持不變，_。（2）請你推導(dǎo)出待測電阻的表達(dá)式。（3）用線把實(shí)物圖按電路圖連成測量電路，請將圖中未連的線連完整。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：電流表（量程，內(nèi)阻）；標(biāo)準(zhǔn)電流表（量程300mA，內(nèi)阻約為）；待測電阻（阻值約為）；滑動變阻器（最大阻值）；電源E（電動勢約為10V，內(nèi)阻r約為）；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）要求方法簡捷，并能測多組數(shù)

13、據(jù)，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明每個器材的代號。（2）實(shí)驗(yàn)中，需要直接測量的物理量是_，用測的量表示待測電阻的阻值的計(jì)算公式是_。題型1：答案：電壓 c 電流 b變式1：解析：解法一：當(dāng)待測電阻的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多時，采用電流表外接的方法，如圖a所示，當(dāng)待測電阻的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多時，采用電流表內(nèi)接的方法，如圖b所示。此題為幾千歐，很顯然，應(yīng)采用電流表外接法。下面分析應(yīng)用分壓還是限流電路。若用限流接法，兩端電壓的變化范圍是，之間，而題目所給電壓表的量程為3V，所以應(yīng)用分壓接法，如圖所示。解法二：當(dāng)遇到被測電阻的阻值既不很大，也不很小的時候，可用臨界電阻方法判斷。即先算出臨界電阻為大電

14、阻，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，若為小電阻，應(yīng)采用電流表外接法。如此題，所以為小電阻，應(yīng)采用電流表外接法。后邊的分壓和限流電路的選擇同解法一。通常當(dāng)用肉眼直接可以判斷出的大小時，就不必借助于臨界電阻判斷了。題型2：解析：先確定采用電流表內(nèi)接電路還是外接電路。，不滿足內(nèi)接的要求。又，滿足電流表外接的要求，電流表應(yīng)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(dá)到最大時，電路中電流達(dá)到最小，已超過電流表量程，故必須采用滑動變阻器分壓式電路。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。實(shí)物連線如圖所示。變式2：答案：（1）A、C、D、F、H （2）外 （3）如圖所示。題型3：答案：（1）電路如圖所示。（2） 式中分別是電流表、的讀數(shù)，分別是電流表、的內(nèi)阻。變式3：解析：