電阻的測量和滑動變阻器的使用

1、電阻的測量和滑動變阻電阻的測量和滑動變阻器的使用器的使用 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握伏安法測電阻的原理和方法。2、理解內(nèi)接法與外接法能造成測量 誤差的原因。3、掌握滑動變阻器在電路中的使用。 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 1、掌握伏安法測電阻的原理、 方法和誤差分析。2、根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何 選擇合適的測試電路和實(shí)驗(yàn)器材 難點(diǎn)：難點(diǎn)：根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何選擇合適的測試電路和實(shí)驗(yàn)器材。 知識精講一、伏安法測電阻一、伏安法測電阻 1、測量原理、測量原理：根據(jù)歐姆定律IU/R，得到RU/I，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、兩

2、種測量電路的比較 3、電流表內(nèi)、外接法與電路選擇的方法電流表內(nèi)、外接法與電路選擇的方法(1)：定量判斷法：定量判斷法:適用于適用于RA、RV、Rx的值已粗略知道。的值已粗略知道。 RxRA, Rx為大電阻，電流表內(nèi)接法為大電阻，電流表內(nèi)接法RxRV, Rx為小電阻，電流表外接法為小電阻，電流表外接法 口訣：口訣：“大內(nèi)小外大內(nèi)小外”(2)當(dāng) 時(shí)時(shí),選用電流表內(nèi)接法選用電流表內(nèi)接法當(dāng) 時(shí)時(shí),選用電流表外接法選用電流表外接法當(dāng) 時(shí)，電流表兩種接時(shí)，電流表兩種接法都可以。法都可以?？谠E：(2)試接法：無須粗略知道相關(guān)值。無須粗略知道相關(guān)值。 將電路如圖將電路如圖1 1所示連接，只空出電壓表的所示連接

3、，只空出電壓表的一個(gè)接頭一個(gè)接頭S S，然后將，然后將S S分別與分別與a a、b b接觸一接觸一下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況。 2、若若電壓表示數(shù)有顯著變化電壓表示數(shù)有顯著變化，說明電流表的分壓作用較強(qiáng)，應(yīng)選用電流表外接法應(yīng)選用電流表外接法，S應(yīng)接a測量。1、若若電流表示數(shù)有顯著變化電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用較強(qiáng)，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法應(yīng)選用電流表內(nèi)接法，S應(yīng)接b測量。例例1、某同學(xué)用伏安法測一個(gè)未知電阻Rx，用圖2所示甲、乙各試測一次，依圖甲測得數(shù)據(jù)U1=3.0V，I13.0mA，依圖乙測得數(shù)據(jù)U22.9V，I24.0mA， 由此可知

4、圖所示的電路測量誤差小些，測得的Rx為。 解析：甲、乙圖比較由甲、乙圖比較可知，引起的電流相對變化量為1/3，引起的電壓相對變化量為1/30，說明從內(nèi)接改成外接引起的電流變化大，說明電壓表分流作用較強(qiáng)，故采用甲圖電流表內(nèi)接方式，測量誤差小，即 答案：甲1000 二、滑動變阻器在電路中的控制作用 1、滑動變阻器：、滑動變阻器：滑動變阻器是一個(gè)可以連續(xù)改變電阻值的可變電阻，用它可以調(diào)節(jié)電路中電流的大小及兩點(diǎn)間的電壓，滑動變阻器結(jié)構(gòu)如圖3所示，表面涂有氧化絕緣層的電阻絲AB密繞在瓷管上，滑動觸片P與電阻絲緊密接觸（接觸部分的氧化層已刮掉），且能在滑桿CD上左右滑動，根據(jù) ，粗細(xì)均勻的電阻絲，電阻的大

5、小與長度成正比，隨著滑動觸片位置的變化，變阻器連入電路的電阻值也相應(yīng)發(fā)生變化。 2、滑動變阻器在電路中的兩種接法、滑動變阻器在電路中的兩種接法 限流電路A.接法接法：如圖4所示，把滑動變阻器的把滑動變阻器的兩個(gè)固定端（兩個(gè)固定端（A和和B）中的任何一個(gè)和滑動）中的任何一個(gè)和滑動端（端（C和和D）中的任何一個(gè)接入電路）中的任何一個(gè)接入電路，與用電器串聯(lián)起來；當(dāng)移動滑鍵P時(shí)，可以改變電路中的總電阻，從而控制用電器上的電壓和電流，滑動變阻器的這種接法稱為限流電路。 B.調(diào)節(jié)范圍：在圖4所示電路中，用電器上的電壓和電流分別為：當(dāng)P滑到A端時(shí)，RAC0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為U U

6、maxmaxU U，I ImaxmaxU/RU/Rf f當(dāng)P滑到B端時(shí)，RACR0（R0為滑動變阻器的全值電阻），用電器上的電壓和電流均為最小，最小值分別為：綜上所述，限流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電綜上所述，限流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為流調(diào)節(jié)范圍分別為 由由式可以看出，限流電路的調(diào)節(jié)范圍與滑動式可以看出，限流電路的調(diào)節(jié)范圍與滑動變阻器的全值電阻變阻器的全值電阻R0有關(guān)。有關(guān)。在電源電壓在電源電壓U和用和用電器電阻電器電阻Rf一定的條件下，一定的條件下，R0越大，用電器上越大，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍也越大；當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏鞯恼{(diào)節(jié)范圍也越大；當(dāng)R0比比Rf小小得多時(shí)，用電器上的電壓

7、和電流的調(diào)節(jié)范圍都得多時(shí)，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍都很小。很小。 分壓電路分壓電路 A.接法接法：如圖：如圖5所示，所示，滑動滑動變阻器的兩個(gè)固定端分別變阻器的兩個(gè)固定端分別與電源的兩極相連接，用與電源的兩極相連接，用電器的一端與滑動變阻器電器的一端與滑動變阻器的兩個(gè)固定端（的兩個(gè)固定端（A和和B）中）中的任何一個(gè)相連接，用電器的另一端與滑動的任何一個(gè)相連接，用電器的另一端與滑動變阻器的滑動端（變阻器的滑動端（C和和D）中的任何一個(gè)相）中的任何一個(gè)相連接時(shí)連接時(shí)，A、B兩端的電壓始終等于電源電兩端的電壓始終等于電源電壓壓U，用電器上的電壓，用電器上的電壓UfUCB，Uf只是只是UAB的一

8、部分，滑動變阻器的這種接法稱為的一部分，滑動變阻器的這種接法稱為分壓電路。分壓電路。 B.調(diào)節(jié)范圍： 在圖5所示的電路中，用電器上的電壓和電流分別為： 式中R0RACRBC，是滑動變阻器的全值電阻。當(dāng)P滑到A端時(shí)，RAC0，RBCR0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為 UmaxU，ImaxU/Rf 當(dāng)P滑到B時(shí)，RACR0，RBC0，用電器上的電壓和電流均為最小，其最小值分別為Umin0，Umin0綜上所述，分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為 由式可以看出，用電器上的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍均與R0無關(guān)。 A.當(dāng)用當(dāng)用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器電器電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器全值電

9、阻，一般選全值電阻，一般選擇擇分壓電路分壓電路。B.當(dāng)當(dāng)用電器用電器電阻比滑動變阻器全值電阻小或差不多電阻比滑動變阻器全值電阻小或差不多，一般選擇一般選擇限流限流電路。電路。C.實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開始連續(xù)變化電壓從零開始連續(xù)變化時(shí)，必須選用時(shí)，必須選用分壓分壓電路電路。 D.若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時(shí)，的額定電流時(shí)，必須選用分壓電路。必須選用分壓電路。E.當(dāng)題目中有下列暗示語言時(shí)，當(dāng)題目中有下列暗示語言時(shí)，一般采用分壓接法，一般采用分壓接法，如：要求多測幾次取平均值或要求測量結(jié)果較準(zhǔn)確等。如：要求多測幾次取平均值或

10、要求測量結(jié)果較準(zhǔn)確等。 F.當(dāng)兩種電路都能滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，從減小電能損耗當(dāng)兩種電路都能滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，從減小電能損耗考慮，應(yīng)優(yōu)先選用考慮，應(yīng)優(yōu)先選用限流電路限流電路。 兩種電路的選擇兩種電路的選擇三、伏安法測電阻的電路與器材的選擇三、伏安法測電阻的電路與器材的選擇 1、基本原則：、基本原則：安全：保證不損壞實(shí)驗(yàn)器材。精確：盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。省電：在同時(shí)滿足以上兩個(gè)原則的前提下，應(yīng)使電源的功率盡可能小，以減少電能損耗。方便：在保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提下，選用的電路和器材應(yīng)便于操作，讀取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)便于處理。2、測試電路和控制電路的選擇見上一、二部分 3、實(shí)驗(yàn)器材的選擇 電源的允許最大電流不能小于電

11、路中的實(shí)際最大電流。 用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實(shí)際最大電流。 電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值。 電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3以上。 滑動變阻器的選擇原則第一是能用，第二是方便。 關(guān)于第關(guān)于第點(diǎn)說明點(diǎn)說明 所有滑動變阻器的銘牌上都標(biāo)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(shí)驗(yàn)時(shí)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它總電阻是否相當(dāng)，例如電路總電阻約例如電路總電阻約為為300，選擇滑動變阻器連接限流電路，可供，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選擇的滑動變阻器

12、的最大電阻有20、200、20k，則應(yīng)選擇，則應(yīng)選擇200，因?yàn)椋驗(yàn)?0太小，可調(diào)范太小，可調(diào)范圍小，圍小，20k太大，調(diào)節(jié)極不方便，滑動觸頭稍太大，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，連接成分壓稍一動，電阻變化就是幾百上千歐，連接成分壓電路時(shí)原則也是一樣。電路時(shí)原則也是一樣。 例例2、用伏安法測量一個(gè)定值電阻的電阻值，現(xiàn)有的器材規(guī)格如下：A.待測電阻Rx（約100）B.直流毫安表A1（量程010mA，內(nèi)阻約100）C.直流毫安表A2（量程040mA，內(nèi)阻約40）D.直流電壓表V1（量程03V，內(nèi)阻約為5k）E.直流電壓表V2（量程015V，內(nèi)阻約為15k）F.直流電源（

13、輸出電壓4V，內(nèi)阻不計(jì)）G.滑動變阻器R（阻值范圍050，允許最大電流1A）H.開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干(1)根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，直流毫安表應(yīng)選_，直流電壓表應(yīng)選_。(2)在方框畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求電壓和電流的變化范圍盡可能大。解析：(1)因?yàn)橹挥幸粋€(gè)4V電壓，故電流表應(yīng)選用 的A2，電流表應(yīng)選03V的V1，因V2量程015V遠(yuǎn)大于4V，讀數(shù)不準(zhǔn)。 (2)如圖6采用分壓電路可使電壓范圍調(diào)整在03V之間，而此時(shí) ，所以采用電流表外接法測量較精確。 答案：(1)C、D (2)見圖6 對于上個(gè)例子的點(diǎn)評 由以上例子可以看出，用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，由以上例子可以看出，用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，在設(shè)計(jì)電路及實(shí)物連線時(shí)，要特別注意兩點(diǎn)：在設(shè)計(jì)電路及實(shí)物連線時(shí)，要特別注意兩點(diǎn)：一一是電流表應(yīng)內(nèi)接還是外接；二是滑動變阻器采用是電流表應(yīng)內(nèi)接還是外接；二是滑動變阻器采用限流還是分壓限流還是分壓。對前者應(yīng)著重從減小誤差的角度對前者應(yīng)著重從減小誤差的角度去考慮；既要考慮去考慮；既要考慮減小誤差減小誤差(使待測電阻上使待測