內(nèi)外接法限流分壓式的選擇

關(guān)于內(nèi)外接法限流分壓式的選擇第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日用電壓表測被測量電阻兩端的電壓用電流表測流過被測量電阻電流一、伏安法測電阻內(nèi)外接法的選擇“同一性”“同時(shí)性”電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日由于電流表分壓引起的。誤差產(chǎn)生的原因:若>>時(shí)，采用電流表內(nèi)接法由于電壓表分流引起的。誤差產(chǎn)生的原因：內(nèi)接法RXVA··RXAV··外接法若>>時(shí)，采用電流表外接法。R測＞R真R測＜R真第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日1、采用電流表內(nèi)接法的條件：Rx>>RA采用電流表外接法的條件：Rv>>Rx電流表內(nèi)、外接判斷方法用試觸法進(jìn)行判斷當(dāng)（即)時(shí)用內(nèi)接法2、當(dāng)不滿足Rx>>RA和Rv>>Rx關(guān)系時(shí)當(dāng)（即)時(shí)用外接法當(dāng)時(shí)，用內(nèi)、外接法均可3、當(dāng)Rx、RA、Rv的阻值未知時(shí)第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日試觸法b.選擇方法：將電壓表分別接a、b兩點(diǎn)結(jié)論：兩次接觸，那個(gè)表示數(shù)變化明顯,Rx就與那個(gè)表“近接”a.條件：未給出RX的估計(jì)阻值RXVA··Pab如果電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用較強(qiáng)，不滿足RX<<RV,不適應(yīng)用電流表的外接法．應(yīng)用電流表的內(nèi)接法．安培表和伏特表示數(shù)變化顯著（明顯）的標(biāo)志是它們的示數(shù)的變化量（絕對誤差）占原來值的百分比大．（相對誤差）從另一個(gè)角度來看，電壓表的示數(shù)沒有顯著變化，說明電流表的分壓作用很弱，滿足RX>>RA,應(yīng)選用內(nèi)接法．P應(yīng)接在b處。第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日比較項(xiàng)目電流表內(nèi)接法電流表外接法電路誤差來源測量結(jié)果適用條件實(shí)驗(yàn)電路（電流表內(nèi)外接法）選擇的依據(jù)R測＝U/I＞Rx偏大R測＝U/I＜Rx偏小電流表的分壓電壓表的分流第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日1）、限流式：2）、分壓式：AVRXRLAVRLRX二、滑動(dòng)變阻器的兩種接法優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，省電不足：電壓不能從零開始優(yōu)點(diǎn)：電壓能從零開始不足：電路復(fù)雜，費(fèi)電電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日負(fù)載RX的電壓調(diào)節(jié)范圍(1)限流電路在合上開關(guān)以前，一定要使滑動(dòng)變阻器所使用的阻值最大．RXPabERr=0如果題目沒有要求待測電阻兩端的電壓從零開始連續(xù)可調(diào)，也沒有要求多測幾組數(shù)據(jù)，而且滑動(dòng)變阻器的阻值比待測電阻的阻值大，并且在滑動(dòng)變阻器連成限流電路時(shí)能保證電表和待測電阻正常工作，這時(shí)應(yīng)從節(jié)省電能（）和電路簡單考慮，選用限流電路。第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日(2)分壓電路RXPabERr=0負(fù)載RX的電壓調(diào)節(jié)范圍0---E

在合上開關(guān)以前，一定要使滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的初始位置置于a端．以使負(fù)載上的電壓和電流最?。ň鶠榱悖┮鬁y量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，需要多測幾組數(shù)據(jù)；要求待測電阻兩端電壓變化范圍較大；或要求從零開始連讀可調(diào)，應(yīng)選分壓電路。如果滑動(dòng)變阻器的全阻值比待測電阻的阻值小得多，為了能使待測電阻兩端電壓有較大變化，應(yīng)選分壓電路。如果采用限流電路時(shí)，電路中最小電流等于或大于待測電阻的額定電流或電流表的量程，應(yīng)選分壓電路第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日比較項(xiàng)目限流式接法分壓式接法電路電壓調(diào)節(jié)的范圍電流調(diào)節(jié)的范圍電能損耗電路連接控制電路（滑動(dòng)變阻器的接法）的比較：EIR電源負(fù)擔(dān)輕E（IR+Iap）電源負(fù)擔(dān)重簡便復(fù)雜第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日控制電路選擇方法及所應(yīng)電阻的選擇

①限流接法

（通常情況）

電流、電壓能達(dá)到要求的調(diào)節(jié)范圍；不超過測量儀表的量程，不超過各元件允許的最大電流?？梢娀瑒?dòng)變阻器的總阻值R越大，電阻RX兩端電壓的變化范圍越大。變阻器總阻值R是Rx的2--5倍時(shí)，限流接法對電流、電壓控制作用顯著，這樣既便于調(diào)節(jié),用電器兩端電壓變化范圍又比較大.第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日控制電路選擇方法及所應(yīng)電阻的選擇②分壓接法：

（三種特殊條件

）

a、要求某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)可調(diào)。b、采用限流接法時(shí)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電路中的電流（電壓）都會(huì)超過電表量程或元件允許的最大電流。c、用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器電阻，不利于測量獲得多組數(shù)據(jù)?；瑒?dòng)變阻器的總阻值R越小，越便于調(diào)節(jié)用電器兩端電壓．一般選用滑動(dòng)變阻器的全電阻小于用電器的電阻,在0.1—0.5倍之間為好。第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日例1.用伏安法測量金屬導(dǎo)線的電阻R，試把圖中給出的器材連接成測量R的合適的電路。圖中安培表的量程為0.6A，內(nèi)阻接近1Ω，伏特表的量程為3V，內(nèi)阻為5KΩ;電源的電動(dòng)勢為6V，變阻器的阻值為0—20Ω。在閉合電鍵前，變阻器滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)處于正確位置。解：金屬導(dǎo)線的電阻不大，安培表應(yīng)外接，變阻器電阻比較大，可用限流接法，畫出電路圖如下：+-RXAV··++第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日例2：有一個(gè)電阻Rx，其阻值大約是25kΩ，可供選擇的器材是：電流表A1(0----100μA,2kΩ)電流表A2(0----500μA,300Ω)電壓表V1(0----10V,100kΩ）電壓表V2(0----50V,500KΩ）直流穩(wěn)壓電源E（15V，1A）滑動(dòng)變阻器R(1kΩ,1W)電鍵K和若干根導(dǎo)線．試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，選取適當(dāng)?shù)碾娐?，使測量盡可能準(zhǔn)確，并畫出電路圖，再將如圖示的實(shí)物連線。解：（1）電壓表、電流表的選擇由于滑動(dòng)變阻器的電阻明顯小于待測電阻，因此滑動(dòng)變阻器必須用分壓器接法。若電壓表選V2（50V），因?yàn)殡娫措妷?5V不足其量程的1/3，所以電壓表應(yīng)選V1（10V）。第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日+－（2）電流表內(nèi)接法和外接法的選擇實(shí)驗(yàn)電路圖E=15V25KΩ1KΩ

RXA2V1因?yàn)镽X=25KΩ＞＞RA=300Ω，所以采用電流表內(nèi)接法由于用分壓器接法時(shí)，電阻RX中的最大電流為Imax=10V/25KΩ=0.4mA=400μA所以電流表選A2（500μA）第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日A1

例3．某電壓表的內(nèi)阻在20～50kΩ之間,現(xiàn)要測量其內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材:待測電壓表V(量程3V)電流表A1(量程200μA)電流表A2(量程5mA)電流表A3(量程0.6A)滑動(dòng)變阻器R(最大阻1KΩ)電源ε(電動(dòng)勢4V)電鍵K.(1)所提供的電流表中,應(yīng)選用_______(填寫字母代號).(2)為了盡量減小誤差,要求測多組數(shù)據(jù).試在方框中畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖．VA1．．解析：由于滑動(dòng)變阻器用分壓接法時(shí)，伏特表兩端電壓變化范圍較大，可以多測幾組數(shù)據(jù)，故滑動(dòng)變阻器用分壓接法．由于電壓表中通過的最大電流為Imax=3V/20KΩ=150μA，因此電流表應(yīng)選用A1．第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日例4

（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）有以下可供選用的器材及導(dǎo)線若干條,要求使用個(gè)數(shù)最少的儀器盡可能精確地測量一個(gè)電流表的滿偏電流．A．被測電流表A1：滿偏電流約700～800，內(nèi)阻約100Ω，刻度均勻、總格數(shù)為NB．電流表A2：量程0.6A，內(nèi)阻0.1ΩC．電壓表V：量程3V，內(nèi)阻3kΩD．滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值200ΩE．滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值1kΩF．電源E：電動(dòng)勢3V、內(nèi)阻1.5ΩG．開關(guān)一個(gè)（1）在自己的草稿本上畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,并在每個(gè)選用的儀器旁標(biāo)上題目所給的字母序號．

（2）測量過程中測出多組數(shù)據(jù),其中一組數(shù)據(jù)中待測電流表A的指針偏轉(zhuǎn)了n格，可算出滿偏電流Ig=___________，式中除N、n外,其他字母符號代表的物理量是______________．第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日例5有一個(gè)電阻Rx，其阻值大約在40Ω～50Ω之間，現(xiàn)要進(jìn)一步測量其電阻，手邊現(xiàn)有器材如下：電源E（電動(dòng)勢12V，內(nèi)阻為0.5Ω）；電壓表（0-3-15V，內(nèi)阻約為10kΩ）；電流表（0-0.6-3A，內(nèi)阻約為1Ω）；滑動(dòng)變阻器R1（阻值0-10Ω，額定電流2A）；滑動(dòng)變阻器R2（阻值0-1700Ω，額定電流0.3A）；電鍵K和導(dǎo)線若干.電壓表的量程應(yīng)選

，電流表的量程應(yīng)選

，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

。請畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（1）15V，3A，R1(2)分壓器接法，電流表外接法第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日【例題6】（2006年全國Ⅰ、Ⅲ）現(xiàn)要測量某一電壓表的內(nèi)阻。給定的器材有：待測電壓表（量程2V，內(nèi)阻約4kΩ）；電流表（量程1.2mA，內(nèi)阻約500Ω）；直流電源E（電動(dòng)勢約2.4V，內(nèi)阻不計(jì)）；固定電阻3個(gè)：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；電鍵S及導(dǎo)線若干。要求測量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半。⑴試從3個(gè)固定電阻中選用1個(gè)，與其它器材一起組成測量電路，并在虛線框內(nèi)畫出測量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號標(biāo)出。）⑵電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV=_________。VVA

【命題意圖】本題考查了電壓表內(nèi)阻的測量，實(shí)驗(yàn)中真正的難點(diǎn)在于如何獲得電壓表中流過的電流大小，此時(shí)可以用電流表與定值電阻配合完成電流表的功能。原理還是部分電路的歐姆定律，關(guān)鍵是靈活的運(yùn)用。R1SEAV第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．三、伏安法測電阻之發(fā)散思維2．“安安法”電流表的創(chuàng)新使用－－測電壓．條件：已知電流表A2的內(nèi)阻,將A2看成一個(gè)電壓表使用．1．“伏安法”測電壓表的電阻VA．．．電壓表（電流表）是一個(gè)能讀出其兩端電壓（通過其電流）的電阻．沒有系統(tǒng)誤差沒有系統(tǒng)誤差此電路能否測量出電流表的內(nèi)阻？根據(jù)并聯(lián)分流進(jìn)行測量沒有系統(tǒng)誤差電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日V1v2．．．RxV2v1．．．．．3．“伏伏法”電壓表的創(chuàng)新使用－－測電流．條件：已知電壓表V2的內(nèi)阻,將V2看成一個(gè)電流表使用．沒有系統(tǒng)誤差存在系統(tǒng)誤差RxV2v1．．．．．R0V2v1．．．．．能否消除？根據(jù)串聯(lián)分壓進(jìn)行測量沒有系統(tǒng)誤差沒有系統(tǒng)誤差

【備考提示】在很多情況下，電壓表和電流表（已知內(nèi)阻）的功用可以互換。有時(shí)利用一塊電表配合定值電阻也可以完成功能的互換。實(shí)際上就是部分電路歐姆定律的變形運(yùn)用。在處理時(shí)，一定要明確原理，靈活運(yùn)用。第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日替代比較法測電阻替代法測量電阻RxRA比較法測量電阻I1ARRxARRxI2∵I2R=I1Rx∴Rx=I2R/I1（不計(jì)電源內(nèi)阻）第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日四、電路設(shè)計(jì)、儀器選擇的原則⑴安全性原則要保證所用儀器的安全，電源最大允許通過的電流、電壓表和電流表的量程、滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流、用電器的額定電壓電流等。選擇電源、電表和用電器時(shí)，保證其電流和電壓均不超過使用的量程。⑵精確性原則盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。選擇電表時(shí)，在保證電流和電壓均不超過使用量程的前提下，合理選擇量程。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿偏度的2/3），電表達(dá)不到滿偏的1/3是不允許的。電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日⑶便于操作原則：如滑動(dòng)變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，當(dāng)其阻值大于用電器的阻值時(shí)用限流電路調(diào)節(jié)電路的電壓(電流)比較方便；當(dāng)其阻值小于用電器的電阻時(shí)用分壓電路調(diào)節(jié)電路的電壓(電流)比較方便．⑷選擇的一般步驟①根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路；②找出唯一性的器材；③估算電路中電壓和電流的最大值或最小值，結(jié)合已知器材的規(guī)格選定電源、選定電壓表和電流表以及所用的量程；④根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求和待測電阻的阻值選擇滑動(dòng)變阻器.第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日從下表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路來測量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)。（1）在虛線方框中畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號。（2）若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算，r1，則所用的表達(dá)式為r1=_____________，式中各符號的意義是：_________________________________。器材（代號）規(guī)格電流表(A1)量程10mA，內(nèi)阻r1待測（約40?）電流表(A2)量程500μA，內(nèi)阻r2=750?電壓表(V)量程10V，內(nèi)阻r3=10k?電阻(R1)阻值約100?，作保護(hù)電阻用滑動(dòng)變阻器(R2)總電阻約50?

電池(E)電動(dòng)勢1.5V，內(nèi)阻很小電鍵(K)導(dǎo)線若干2000年高考第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等，將兩電流表并聯(lián)，如