伏安法測電阻的原理及其簡單應用

2.4伏安法測電阻的原理及其簡單應用考試說明要求的實驗要求會使用的測量儀器說明測定金屬的電阻（率）游標卡尺刻度尺電阻箱伏安法測電阻描繪小電珠的伏安特性曲線電流表 電壓表電阻箱測定電源的電動勢和內(nèi)阻電流表 電壓表電阻箱練習使用多用電表多用電表（歐姆表的電路結構、電流方向；各表盤的區(qū)別和讀法）傳感器的簡單使用多用電表（測光敏和熱敏電阻時會選擇合適的倍率）結合高考談伏安法測電阻：縱觀近幾年的實驗題，題目年年翻新，沒有一個照搬課本中的實驗，全是對原有實驗給予改造、改進、甚至創(chuàng)新，但題目涉及的基本知識和基本技能仍然立足于課本實驗。實驗題作為考查實驗能力的有效途徑和重要手段，在高考試題中一直占有相當大的比重，而電學實驗因其實驗理論、步驟和完整性及與大學物理實驗結合的緊密性，便成了高考實驗考查的重中之重，電阻測量成為高考考查的焦點，伏安法測電阻是電阻測量最基本的方法，伏安法測電阻常涉及電流表內(nèi)、外接法的選擇與滑動變阻器限流、分壓式的選擇，前者是考慮減小系統(tǒng)誤差，后者是考慮電路的安全及保證可讀取的數(shù)據(jù)。另外考題還常設置障礙讓考生去克服，如沒有電壓表或沒有電流表等，這就要求考生根據(jù)實驗要求及提供的儀器,發(fā)揮思維遷移，將已學過的電學知識和實驗方法靈活運用到新情景中去。這樣，就有效地考查了考生設計和完成實驗的能力。一.伏安法測電阻基本原理實驗原理：伏安法測電阻的基本原理是歐姆定律R=U/I,只要測出元件兩端電壓和通過的電流，即可由歐姆定律計算出該元件的阻值。測量電路的系統(tǒng)誤差控制：（測量電路的系統(tǒng)誤差控制：（1）電流表內(nèi)接法：（當RX>>RA時）電阻測量值大于真實值，即：■兔（2）電流表的外接法：（當RV>>RX時）電阻的測量值小于真實值，即：兔R測R測= R測= 1）滑動變阻器限流接法：21）滑動變阻器限流接法：2）測動變阻器分壓接法：3.控制電路的安全及偶然誤差：根據(jù)電路中各元件的安全要求及電壓調(diào)節(jié)的范圍不同，滑動變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇。滑小必分燒表必分零起必分滑大可限二.伏安法測電阻的簡單應用1.實驗電路的選擇：（組合）3）內(nèi)接法+分壓式：2）外接法+3）內(nèi)接法+分壓式：2）外接法+限流式：4）外接法+分壓式：2.測量儀器的選擇原則：⑴電路工作的安全性（即不會出現(xiàn)電表等實驗器材燒毀的現(xiàn)象）⑵能否滿足實驗要求（常需考慮便于多次測量取平均值包括公式法、圖像法）⑶選擇器材的一般思路：首先確定實驗類型及其條件（如：伏安法、測電源、簡單設計）然后按“電源—電壓表—電流表—變阻器”順序依次選擇（注意表的改裝及其組合）⑷電源的選擇：取電動勢較大的電源以獲得更多的測量數(shù)據(jù)（在用電器允許的最大電壓的訪問內(nèi)）同等情況下取內(nèi)阻較小的電源以獲得較穩(wěn)定的路端電壓⑸電表的選擇：在不超量程的前提下取量程較小的表以便測量時數(shù)據(jù)能在滿刻度的3左右⑹變阻器的選擇：便于調(diào)節(jié)，能小取?、似渌妼W元件的選擇:根據(jù)電路設計的實際需要妥當取舍（如：電阻箱、固定電阻、開關）三.伏安法測電阻的實例分析測定金屬的電阻（率）1~r下金屬絲電阻較小采用外接法電路也可以用分壓式較準確描繪小電珠的伏安特性曲線丄― ———1S小電珠電阻較小采用外接法電路必須采用分壓式畫曲線注意小電珠的替代品的實驗

測定金屬的電阻（率）：【實驗原理】用刻度尺測一段金屬導線的長度L,用螺旋測微器（可用直尺或卡尺代替）測導線的直徑d,用伏安法測導線的電阻R,根據(jù)電阻定律，金屬的電阻率：p=RS/L=nd2R/4L【實驗器材】金屬絲千分尺（直尺或卡尺）電流表電壓表電源滑動變阻器電鍵導線測量次數(shù)123平均值導線長l/m導線直徑d/m測量次數(shù)123電阻平均值電壓U/V電流I/A電阻測量次數(shù)123平均值導線長l/m導線直徑d/m測量次數(shù)123電阻平均值電壓U/V電流I/A電阻R/Q導線的橫截面積S= 所測金屬的電阻率p= 【點撥】為了減少電阻的計算誤差，可以作U-I圖象求出電阻的平均值【實戰(zhàn)演練】例1.測定一根粗細均勻的阻值約為幾歐的金屬絲的電阻率可供選擇的實驗器材如下：伏特表（03V,內(nèi)阻3kQ）伏特表（015V，內(nèi)阻20kQ）安培表（00.6A，內(nèi)阻1Q）安培表（03A,內(nèi)阻0.2Q）滑動變阻器（020Q,I=1.00A）允滑動變阻器（0100Q,I=0.60A）允6V電池組電鍵、導線若干電路實驗時應選用器材： （填序號）請在右框內(nèi)畫出實驗原理圖并連接好實物圖。315－0.63若金屬絲長度為L、橫截面積為S、測得的電壓和電流分別為U和I,則p=

315－0.63描繪小電珠的伏安特性曲線：實驗原理】金屬的電阻率隨溫度升高而增大，使得金屬導體的電阻隨溫度變化發(fā)生相應的變化。一只燈泡在不正常發(fā)光和正常發(fā)光時燈絲的電阻值可以相差幾倍到幾十倍。它的伏安特性曲線并不是一條直線，即燈絲的電阻是非線性的。本實驗通過描繪伏安特性曲線的方法來研究鎢絲燈泡在某一電壓變化范圍內(nèi)，其阻值變化，從而了解它的導電特性?！緦嶒炂鞑摹啃襞蓦妷罕黼娏鞅?V?6V學生電源滑動變阻器導線若干電健等【實物圖的連接】實物圖連線應掌握基本方法和注意事項。⑴注意事項：接線入柱，導線不交叉；電表量程選對，正負接線看準；滑動變阻器各線對號入座，不接觸頭。⑵基本方法：畫出實驗電路圖（按實物圖布局）。分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程對照電路圖，按布局畫線連接各元件：先用鉛筆畫線（對照電路圖，按布局畫線連接各元件：先用鉛筆畫線（以便改錯），連線方式；一般先從電源正極開始，到電鍵，再到滑動變阻器等。按順序以單線連接方式將干路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；然后連接支路將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。連接完畢，應進行檢查，檢查電路也應按照連線的方法和順序。實戰(zhàn)演練】例2.為描繪“6V,3W”的小燈泡的伏安特性曲線，有器材:電壓表（0—6V）電壓表（0—30V）電流表（0—0.6A）電流表（0—3A）變阻器R（1000Q，0.5A）變阻器R（20Q，2A）2電源（2-8V）開關及導線。⑴實驗要求電壓表在0—6V范圍內(nèi)讀取并記錄下12組左右不同的電壓值和對應的電流值,則電壓表應選用 ；電流表應選用 ；變阻器應選用 則電壓表應選用 ；電流表應選用 ；變阻器應選用 （3）如右上圖所示是實驗所得的伏安曲線，試回答：實驗所描繪的小燈泡的伏安特性曲線說明了什么？在額定電壓下，小燈泡的電阻是多少？. ；

（4）本實驗可能產(chǎn)生的誤差的主要原因有哪些？ 班級： 姓名： 伏安法測電阻的簡單應用鞏固練習1．做“測定金屬的電阻率”實驗時，除待測的金屬絲、電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵、和足夠的導線外，還需要下列哪些實驗器材（）螺旋測微器 B.游標卡尺 C.米尺寸D.直流電源2．要達到“測定金屬的電阻率”的目的，必須測出的物理量有（ ）金屬絲的長度B.金屬絲的直徑C.金屬絲兩端的電壓D.金屬絲中的電流3．在做“測定金屬的電阻率”實驗時，下列操作中正確的是（ ）用米尺反復測量三次導線的總長，求出其平均值，然后將導線接入電路估計待測金屬導線的電阻的大小，選擇合適的儀器和實驗電路.實驗時電流的大小，通電時間的長短，不會影響測量的準確性用伏安法測電阻時，為了減小實驗誤差，應改變滑動變阻器連入電路的電阻值，測出多組電流、電壓值，計算出多個電阻值，求出其平均值.右圖為電壓表示意圖，指針位置如圖所示.⑴若使用的是0-3V量程，讀數(shù)為 V.⑵若使用的是0-15V量程，讀數(shù)為 V.伏安法測定一段電阻值約為5Q左右的金屬導線的電阻，現(xiàn)備有以下器材：電池組（6V,內(nèi)阻1Q）；電流表（0T3A,內(nèi)阻0.1Q）；電流表（0T0.6A，內(nèi)阻0.5Q）；電壓表（0T3V,內(nèi)阻3kQ）；電壓表（0T15V，內(nèi)阻15kQ）；F?滑動變阻器（0T20Q，額定電流1A）；G?滑動變阻器（0T2000Q，額定電流0.1A）；H.電鍵、導線.⑴上述器材中應選用的是 （填寫各器材的字母代號）⑵實驗電路應采用電流表 接法（填“內(nèi)”或“外”）.⑶請在下框中畫出實驗電路原理圖并將實物圖連接好.－0.63

－0.636.某同學要測定一根金屬絲的電阻率，要求通過金屬絲的電流從0開始變化（即要求測量結果盡量準確），可供選擇的器材有：A.金屬絲（約為5Q）E.電流表（0?0.6A）B.電源E=3VF.電流表（0?3A）C.電壓表（0?3V）G.變阻器R（0?20Q）D.電壓表（0?15V）H.電鍵、導線.1）實驗中電流表應選:電壓表應選并求出電阻率Q。－0.632）畫出實驗應采用的電路原理圖并在圖中用實線代替導線連接成符合實驗要求的電路圖.并求出電阻率Q。－0.63給定電壓表（內(nèi)阻約為50kQ）、電流表（內(nèi)阻約為40Q）、滑線變阻器、電源、電鍵、待測電阻（約為250Q）及導線若干。⑴請在右框中畫出測量R的電路圖。⑵圖14—9—6中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據(jù)此圖求求出的電阻值R= Q;⑶待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標為50分度的卡尺分別測量其直徑與長度，結果分別如圖14_mm;(cm)5—9—7所示。由圖可知其直徑為234Q?m.^riiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii61rTriiiiiiiiiiiiiiiiiiI/mA0 5 10 15 20 25_mm;(cm)5—9—7所示。由圖可知其直徑為234Q?m.^riiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii61rTriiiiiiiiiiiiiiiiiiI/mA0 5 10 15 20 25⑷由以上數(shù)據(jù)可得Q= （以上結果都保留3位有效數(shù)字）.mm,長度為5432||,111P1Trl.l.Ml111TTrrp1圖14—圖14—9—6圖14—9—7某同學在做測定小燈泡功率的實驗中得到如下一組U和I的數(shù)據(jù)：編號12345678U（V）0.200.601.001.401.802.202.603.00I（a）0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205燈泡發(fā)光情況不亮 微亮 逐漸變亮 正常發(fā)光在圖上畫出I-U圖線。從圖線上可以看出，當功率逐漸增大時，燈絲電阻的變化情況 8?在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中使用的小燈泡為“6V,3W”，其他可供選擇的器材有:電壓表V1（量程3V,內(nèi)阻20KQ）8?在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中使用的小燈泡為“6V,3W”，其他可供選擇的器材有:電壓表V1（量程3V,內(nèi)阻20KQ）電壓表V2（量程15V,內(nèi)阻60KQ）電流表A1（量程3A,內(nèi)阻0.2Q）電流表A2（量程0.6A,內(nèi)阻1Q）變阻器R］（0?1000Q,0.5A）變阻器R2（0?20Q,2A）學生電源E（2?4V）開關S及導線若干.實驗中要求電壓表在0~3V范圍內(nèi)讀取并記錄下8組左右不同的電壓值U和對應的電流值I,以便作出伏安特性曲線，在上述器材中，電流表應選用 ,變阻器應選用 ..請在上圖所示的方框中畫出實驗的原理圖并將下面的實物圖連接好.e（曲線）所示，由圖可知，燈絲的電阻因溫度的影響改變了 Q.10?如圖14—8—6所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化了，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是（）圖14—8—5圖14圖14—8—5圖14—8—6小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化電源電壓隨溫度發(fā)生了變化11.一個標有220V,60W”的白熾燈泡，加上的電壓J由0逐漸增大到220V,在此過程中,12.阻C.小于4840 D.無法確定有一個燈泡的規(guī)格是“220V12.阻C.小于4840 D.無法確定A.大于4840 B.等于484013.熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件.現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整.已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約40?50Q.熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶（圖中未畫出）、電源（3V、內(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1Q）、直流電壓表（內(nèi)阻約5kQ）、滑動變阻器（0?10Q）、開關、導線若干.（1）圖（1）中a,b,c三條圖線能反映出熱敏電阻伏安特性曲線的 ⑵在圖⑵的方框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小.（3）根據(jù)電路圖，在圖