伏安法測(cè)電阻

1、伏安法測(cè)電阻內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表 U測(cè)UxUA電壓表 I測(cè)IxIV電阻測(cè)量值R測(cè)RxRARx測(cè)量值 真實(shí)值R測(cè)Rx 2 - 5 R0 限流接法: R0 2 - 5 Rx 例2：為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)，備有器材規(guī)格如下： 待測(cè)電阻Rx(約100 ) 直流毫安表(量程010 mA，內(nèi)阻50 ) 直流電壓表(量程03 V，內(nèi)阻5 k) 直流電源(輸出電壓4 V，允許最大電流1 A) 滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0100 ，允許最大電流1 A) 電鍵、導(dǎo)線若干 根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，畫出正確電路圖【解析】(1)選擇測(cè)量電路 用伏安法測(cè)電阻，首先要判明電流表應(yīng)該內(nèi)接還是外接，由題目

2、所給器材規(guī)格來(lái)看，顯然不是滿足RARx條件，而是滿足RVRx條件，所以應(yīng)采用外接法 超過(guò)電流表的量程因此變阻器既應(yīng)分壓又應(yīng)分流 正確的連接圖如右圖所示：畫圖的關(guān)鍵是：毫安表需外接，變阻器接成分壓電路實(shí)驗(yàn)開始前將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑至分壓為零的位置當(dāng)堂練習(xí)二 現(xiàn)有一只額定電壓為2.5V額定功率為0.50W的小燈泡，欲通過(guò)實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確地描繪小燈泡的伏安特性曲線，要求小燈泡兩端電壓在02.5V內(nèi)可調(diào)，提供如下器材： A2.5V，0.50W小燈泡 B電壓表0-3V，內(nèi)阻10k C電流表0-0.3A，內(nèi)阻2 F滑動(dòng)變阻器10，1.0A G蓄電池4V 電鍵S，導(dǎo)線若干 畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.三、實(shí)驗(yàn)囂材的選取

3、1）安全: 2）準(zhǔn)確: 3）方便:流過(guò)各器材的電流不超過(guò)其安全值電表的指針最大偏角要過(guò)半變阻器要靈敏迅速例例3 3：有一個(gè)電阻有一個(gè)電阻Rx，其阻值大約是，其阻值大約是25 25 k ，可供選，可供選擇的器材是：擇的器材是：電流表電流表A1 (0-1001 (0-100A, 2 , 2 k) )電流表電流表A2 (0-5002 (0-500A, 300, 300) )電壓表電壓表V1 (0-101 (0-10V, 100 , 100 k）電壓表電壓表V2 (0-502 (0-50V, 500 , 500 k）直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 E （1515V，1 1A）滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器 R (1

4、(1k, 1, 1W) )電鍵電鍵K K和若干根導(dǎo)線和若干根導(dǎo)線 試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，選取適當(dāng)?shù)碾娐?，使測(cè)量盡可試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，選取適當(dāng)?shù)碾娐?，使測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，并畫出電路圖，再將如圖示的實(shí)物連線。能準(zhǔn)確，并畫出電路圖，再將如圖示的實(shí)物連線。解電壓表、電流表的選擇解電壓表、電流表的選擇例例3 3若滑動(dòng)變阻器用限流接法，若滑動(dòng)變阻器用限流接法，電路中的最小電流為電路中的最小電流為 Imin = 15V /26K = 0.577mA=577A，RXVA25K15V1K 超過(guò)兩表的量程，因此滑動(dòng)變阻器必須用超過(guò)兩表的量程，因此滑動(dòng)變阻器必須用分壓器接法。分壓器接法。VARX25K15V1K若電壓表選

5、若電壓表選V2(50V),因?yàn)殡娫措妷阂驗(yàn)殡娫措妷?5V不足其量程不足其量程 的的1/3，所以，所以電壓表應(yīng)選電壓表應(yīng)選V1（10V）。由于用分壓器接法時(shí)，電阻由于用分壓器接法時(shí)，電阻R RX X 中的最大電流為中的最大電流為 Imax= 10V /25K = 0.4mA = 400A，所以所以電流表選電流表選A2（500 A ）。解答解答: : 根據(jù)上述分析，選擇電流表和電壓表應(yīng)為：根據(jù)上述分析，選擇電流表和電壓表應(yīng)為： 電流表電流表 A1 (0-100A, 2 k) 電流表電流表 A2 (0-500A, 300) 電壓表電壓表 V1 (0-10V, 100 k） 電壓表電壓表 V2 (0-

6、50V, 500 K ） 選擇接法：電流表用選擇接法：電流表用 ，變阻器用，變阻器用 ，內(nèi)接法內(nèi)接法分壓器接法分壓器接法畫出實(shí)驗(yàn)電路圖如下：畫出實(shí)驗(yàn)電路圖如下：A2V1RX25K=15V1K 實(shí)物圖連線如圖示：實(shí)物圖連線如圖示：+ 經(jīng)驗(yàn)小結(jié) 一、電源：電動(dòng)勢(shì)大的且內(nèi)阻小的 二、電表： 待測(cè)量的最大值接近滿偏值的為 最優(yōu)選項(xiàng)； 待測(cè)量的最大值略大于滿偏值的為 次優(yōu)選項(xiàng) 待測(cè)量的最大值略小于滿偏值的二分之一的為 不選項(xiàng) 待測(cè)量的最大值小于滿偏值的三分之一的為絕對(duì)不項(xiàng)三三 滑動(dòng)變阻器的選擇滑動(dòng)變阻器的選擇 在在限流電路限流電路中，一般滑動(dòng)變阻器的阻值中，一般滑動(dòng)變阻器的阻值 R（25）RX 例例3

7、3 在在分壓電路分壓電路中，一般滑動(dòng)變阻器的阻值中，一般滑動(dòng)變阻器的阻值 RX（25）R 例二某電阻額定電壓為3 V(阻值大約為10 )為測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材 A電流表A1(量程300 mA，內(nèi)阻約1 ) B電流表A2(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.3 ) C電壓表V1(量程3.0 V，內(nèi)阻約3 k) D電壓表V2(量程5.0 V，內(nèi)阻約5 k) E滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為50 ) F滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為500 ) G電源E(電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻可忽略) H開關(guān)、導(dǎo)線若干 某電阻額定電壓為3 V(阻值大約為10 )為測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材 (1)為了盡可

8、能提高測(cè)量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇的器材為(只需填器材前面的字母即可)：電流表_電壓表_滑動(dòng)變阻器_ (2)應(yīng)采用的電路圖為下圖中_ 【答案】(1)ACE(2)B四、活用電表 1.電壓表和電流表相互通用（已知內(nèi)阻） 2.非理想電表可當(dāng)作能自測(cè)電流或電壓的電阻 3已知阻值的電阻也可當(dāng)電壓表或電流表使用例5現(xiàn)要測(cè)量某一電壓表的內(nèi)阻給定的器材有：待測(cè)電壓表V(量程2 V，內(nèi)阻約4 k)；電流表 mA(量程1.2 mA，內(nèi)阻約500 )；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)約2.5 V，內(nèi)阻不計(jì))；固定電阻3個(gè)；R14 000 ，R210 000 ，R315 000 ；開關(guān)及導(dǎo)線若干要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過(guò)其量程的一半 (

9、1)試從3個(gè)固定電阻中，選用一個(gè)與其他器材一起組成測(cè)量電路，并畫出測(cè)量電路的原理圖(要求電路中各器材用題給定的符號(hào)標(biāo)出) (2)電路接通后，若電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV_. 【解析】(1)測(cè)量電路的原理圖如右圖，R并2 V(1.2 mA0.5 mA)2.9103 ，故應(yīng)選R1作為并上的電阻 (2)由并聯(lián)分流原理：U(IU/RV)R1，解得：RV 【答案】(1)練習(xí)5某同學(xué)為了測(cè)電流表A1的內(nèi)阻r1精確值，有如下器材：器材名稱器材代號(hào)器材規(guī)格電流表電流表電壓表定值電阻滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器電源A1A2VR0R1R2E量程300 mA，內(nèi)阻約為5 量程600 mA，內(nèi)阻約為

10、1 量程15 V，內(nèi)阻約為3 k5 010 ，額定電流為1 A0250 ，額定電流為0.3 A電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻較小導(dǎo)線、電鍵 s若干 (1)要求電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且能多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，盡可能減少誤差畫出測(cè)量用的電路圖，并在圖中標(biāo)出所用器材的代號(hào) (2)若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算電流表A1的內(nèi)阻r1，則所用電流表A1的內(nèi)阻r1表達(dá)式為r1_；式中各符號(hào)的意義是_【答案】(1)(2)(I2-I1)r1/I1R0I2、I1分別為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表A2、A1的示數(shù)，R0是定值電阻的電阻大小例例5、測(cè)量電源、測(cè)量電源B的電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻及內(nèi)阻r（E約為約為4.5V，r約為約為1.5）。）

11、。器材：量程器材：量程3V的理想電壓表的理想電壓表V，量程，量程0.5A的電流表的電流表A（具有一定內(nèi)阻），固定電阻（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4，滑線變阻器，滑線變阻器R，電鍵，電鍵K，導(dǎo)線若干。，導(dǎo)線若干。 畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。圖中各元件需用題目中給畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。出的符號(hào)或字母標(biāo)出。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2。則可以。則可以求出求出E= ，r = 。（用。（用I1，I2，U1，U2及及R表示）表示）搜尋基本方案搜

12、尋基本方案AV約4.5V，1.5 3V0.5AI0=0.5A時(shí)，時(shí)，U0=3.75V，大于電壓表量程，大于電壓表量程U0=3V時(shí)，時(shí)， IA=1A，大于電流表量程，大于電流表量程找出問(wèn)題所在找出問(wèn)題所在【解析】本題提供的器材比較規(guī)范，電壓表量程為3V ，是理想電表，意味著電表的內(nèi)阻很大，在電路中的分流作用很??；電流表量程為0.5A ，加上滑動(dòng)變阻器R、定值電阻R 要求用以上器材，設(shè)計(jì)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的接入阻值，能得到電壓表、電流表的測(cè)量讀數(shù)，一般有兩組數(shù)據(jù)便可算出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻題目設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是電壓表的量程小于電源的電動(dòng)勢(shì)。評(píng)析評(píng)析：測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)

13、電阻，需要知道路端電壓和電路中的總電流，以建立E、r的方程從而求解。在設(shè)計(jì)電路原理圖時(shí)，要把握準(zhǔn)確性和安全性原則，要充分注意各電表的量程。本題實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法基本上還是教材上學(xué)生實(shí)驗(yàn)所采用的原理和方法，在器材選擇、思維創(chuàng)新和轉(zhuǎn)換方面作了小的變動(dòng)，使本題顯得靈活。因此掌握大綱所要求的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法是解決設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。 畫實(shí)驗(yàn)原理圖:在審題時(shí)，要充分注意到本實(shí)驗(yàn)題與教材中的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)相比，多出了一個(gè)固定值電阻R，還要充分利用題目中給出的條件：E約為4.5V，r約為1.5和量程3V的理想電壓表V，量程為0.5A的電流表A（具有一定內(nèi)阻）；要明確理想電壓表V不分流，有一定內(nèi)電阻的電流表A要

14、分壓。本實(shí)驗(yàn)的基本原理是閉合電路歐姆定律E=U+Ir，其中U為電源兩端的電壓，I為流過(guò)電源的電流，U和I可以直接測(cè)量也可以間接測(cè)量。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路原理圖時(shí)，既要考慮測(cè)量的準(zhǔn)確性又要考慮電路的安全性。準(zhǔn)確性要求U和I符合實(shí)驗(yàn)原理的要求，即不論是直接測(cè)量或者是間接測(cè)量U和I必須是電源兩端的電壓和流過(guò)電源的電流；安全性要求在測(cè)量過(guò)程中，電壓表和電流表的讀數(shù)不能超過(guò)其量程。依照本題所給出的器材，可能的電路原理圖有如下幾種形式，現(xiàn)逐一分析。 ErIrUEUIUIUIUI 對(duì)于圖對(duì)于圖3，從準(zhǔn)確性方面考慮，電壓表的讀數(shù)等于電源兩端的電壓；由于電壓表是，從準(zhǔn)確性方面考慮，電壓表的讀數(shù)等于電源兩端的電壓；由于

15、電壓表是理想電壓表，無(wú)分流作用，所以電流表的讀數(shù)等于流過(guò)電源的電流。但是還要考慮安理想電壓表，無(wú)分流作用，所以電流表的讀數(shù)等于流過(guò)電源的電流。但是還要考慮安全 性 ， 電 流 表 的 量 程 是全 性 ， 電 流 表 的 量 程 是 0 . 5 A ， 電 源 兩 端 的 電 壓 最 小 值 為， 電 源 兩 端 的 電 壓 最 小 值 為 U = E - I r = ( 4 . 5 -U = E - I r = ( 4 . 5 -0.50.51.5)V=3.75V1.5)V=3.75V，顯然在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電源兩端的電壓要超過(guò)電壓表的量程，顯然在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電源兩端的電壓要超過(guò)電壓表的量程3V，所

16、以，所以圖圖3的電路圖也不可采用。的電路圖也不可采用。 對(duì)于圖對(duì)于圖4，由于電壓表沒(méi)有分流作用，所以電流表的讀數(shù)就等于流過(guò)電源的電流；，由于電壓表沒(méi)有分流作用，所以電流表的讀數(shù)就等于流過(guò)電源的電流；電源兩端的電壓可以間接計(jì)算出，它等于電壓表的讀數(shù)減去固定值電阻上的電壓，或電源兩端的電壓可以間接計(jì)算出，它等于電壓表的讀數(shù)減去固定值電阻上的電壓，或者也可以將固定值電阻者也可以將固定值電阻R可看成電源內(nèi)電阻的一部分，通過(guò)控制滑線變阻器可看成電源內(nèi)電阻的一部分，通過(guò)控制滑線變阻器RR阻值的阻值的大小，電流表的讀數(shù)和電壓表的讀數(shù)都不會(huì)超過(guò)量程，滿足安全性的需要。所以，正大小，電流表的讀數(shù)和電壓表的讀數(shù)都

17、不會(huì)超過(guò)量程，滿足安全性的需要。所以，正確的電路原理圖應(yīng)該是圖確的電路原理圖應(yīng)該是圖4 4。 對(duì)于圖對(duì)于圖1和圖和圖2，電流表的讀數(shù)等于流過(guò)電源的電流，但是電流表的內(nèi)電阻有分壓作用，電流表的讀數(shù)等于流過(guò)電源的電流，但是電流表的內(nèi)電阻有分壓作用，所以電壓表的讀數(shù)不等于電源兩端的電壓，由于電流表內(nèi)阻阻值未知，所以也無(wú)法，所以電壓表的讀數(shù)不等于電源兩端的電壓，由于電流表內(nèi)阻阻值未知，所以也無(wú)法求出電流表分得的電壓，那么電源兩端的電壓既不能直接測(cè)量又不能間接測(cè)量，所以求出電流表分得的電壓，那么電源兩端的電壓既不能直接測(cè)量又不能間接測(cè)量，所以圖圖1和圖和圖2的電路圖不能采用。的電路圖不能采用。實(shí)驗(yàn)題-電學(xué)VAxR0RabES圖甲（1）實(shí)驗(yàn)中滑