伏安法測(cè)電阻的原理及其簡(jiǎn)單應(yīng)用

2.4伏安法測(cè)電阻的原理及其簡(jiǎn)單應(yīng)用考試說(shuō)明要求的實(shí)驗(yàn)要求會(huì)使用的測(cè)量?jī)x器說(shuō)明測(cè)定金屬的電阻（率）游標(biāo)卡尺刻度尺電阻箱伏安法測(cè)電阻描繪小電珠的伏安特性曲線電流表 電壓表電阻箱測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電流表 電壓表電阻箱練習(xí)使用多用電表多用電表（歐姆表的電路結(jié)構(gòu)、電流方向；各表盤(pán)的區(qū)別和讀法）傳感器的簡(jiǎn)單使用多用電表（測(cè)光敏和熱敏電阻時(shí)會(huì)選擇合適的倍率）結(jié)合高考談伏安法測(cè)電阻：縱觀近幾年的實(shí)驗(yàn)題，題目年年翻新，沒(méi)有一個(gè)照搬課本中的實(shí)驗(yàn)，全是對(duì)原有實(shí)驗(yàn)給予改造、改進(jìn)、甚至創(chuàng)新，但題目涉及的基本知識(shí)和基本技能仍然立足于課本實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)題作為考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠行緩胶椭匾侄危诟呖荚囶}中一直占有相當(dāng)大的比重，而電學(xué)實(shí)驗(yàn)因其實(shí)驗(yàn)理論、步驟和完整性及與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合的緊密性，便成了高考實(shí)驗(yàn)考查的重中之重，電阻測(cè)量成為高考考查的焦點(diǎn)，伏安法測(cè)電阻是電阻測(cè)量最基本的方法，伏安法測(cè)電阻常涉及電流表內(nèi)、外接法的選擇與滑動(dòng)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(shè)置障礙讓考生去克服，如沒(méi)有電壓表或沒(méi)有電流表等，這就要求考生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及提供的儀器,發(fā)揮思維遷移，將已學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法靈活運(yùn)用到新情景中去。這樣，就有效地考查了考生設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力。一.伏安法測(cè)電阻基本原理實(shí)驗(yàn)原理：伏安法測(cè)電阻的基本原理是歐姆定律R=U/I,只要測(cè)出元件兩端電壓和通過(guò)的電流，即可由歐姆定律計(jì)算出該元件的阻值。測(cè)量電路的系統(tǒng)誤差控制：（測(cè)量電路的系統(tǒng)誤差控制：（1）電流表內(nèi)接法：（當(dāng)RX>>RA時(shí)）電阻測(cè)量值大于真實(shí)值，即：■兔（2）電流表的外接法：（當(dāng)RV>>RX時(shí)）電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值，即：兔R測(cè)R測(cè)= R測(cè)= 1）滑動(dòng)變阻器限流接法：21）滑動(dòng)變阻器限流接法：2）測(cè)動(dòng)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(dòng)變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇?；”胤譄肀胤至闫鸨胤只罂上薅?伏安法測(cè)電阻的簡(jiǎn)單應(yīng)用1.實(shí)驗(yàn)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(cè)量?jī)x器的選擇原則：⑴電路工作的安全性（即不會(huì)出現(xiàn)電表等實(shí)驗(yàn)器材燒毀的現(xiàn)象）⑵能否滿足實(shí)驗(yàn)要求（常需考慮便于多次測(cè)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(shí)驗(yàn)類(lèi)型及其條件（如：伏安法、測(cè)電源、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)）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(dòng)勢(shì)較大的電源以獲得更多的測(cè)量數(shù)據(jù)（在用電器允許的最大電壓的訪問(wèn)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(cè)量時(shí)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(xué)元件的選擇:根據(jù)電路設(shè)計(jì)的實(shí)際需要妥當(dāng)取舍（如：電阻箱、固定電阻、開(kāi)關(guān)）三.伏安法測(cè)電阻的實(shí)例分析測(cè)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(zhǔn)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(huà)曲線注意小電珠的替代品的實(shí)驗(yàn)

測(cè)定金屬的電阻（率）：【實(shí)驗(yàn)原理】用刻度尺測(cè)一段金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度L,用螺旋測(cè)微器（可用直尺或卡尺代替）測(cè)導(dǎo)線的直徑d,用伏安法測(cè)導(dǎo)線的電阻R,根據(jù)電阻定律，金屬的電阻率：p=RS/L=nd2R/4L【實(shí)驗(yàn)器材】金屬絲千分尺（直尺或卡尺）電流表電壓表電源滑動(dòng)變阻器電鍵導(dǎo)線測(cè)量次數(shù)123平均值導(dǎo)線長(zhǎng)l/m導(dǎo)線直徑d/m測(cè)量次數(shù)123電阻平均值電壓U/V電流I/A電阻測(cè)量次數(shù)123平均值導(dǎo)線長(zhǎng)l/m導(dǎo)線直徑d/m測(cè)量次數(shù)123電阻平均值電壓U/V電流I/A電阻R/Q導(dǎo)線的橫截面積S= 所測(cè)金屬的電阻率p= 【點(diǎn)撥】為了減少電阻的計(jì)算誤差，可以作U-I圖象求出電阻的平均值【實(shí)戰(zhàn)演練】例1.測(cè)定一根粗細(xì)均勻的阻值約為幾歐的金屬絲的電阻率可供選擇的實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器（020Q,I=1.00A）允滑動(dòng)變阻器（0100Q,I=0.60A）允6V電池組電鍵、導(dǎo)線若干電路實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用器材： （填序號(hào)）請(qǐng)?jiān)谟铱騼?nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖并連接好實(shí)物圖。315－0.63若金屬絲長(zhǎng)度為L(zhǎng)、橫截面積為S、測(cè)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(shí)驗(yàn)原理】金屬的電阻率隨溫度升高而增大，使得金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化發(fā)生相應(yīng)的變化。一只燈泡在不正常發(fā)光和正常發(fā)光時(shí)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(shí)驗(yàn)通過(guò)描繪伏安特性曲線的方法來(lái)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(dǎo)電特性?！緦?shí)驗(yàn)器材】小燈泡電壓表電流表4V?6V學(xué)生電源滑動(dòng)變阻器導(dǎo)線若干電健等【實(shí)物圖的連接】實(shí)物圖連線應(yīng)掌握基本方法和注意事項(xiàng)。⑴注意事項(xiàng)：接線入柱，導(dǎo)線不交叉；電表量程選對(duì)，正負(fù)接線看準(zhǔn)；滑動(dòng)變阻器各線對(duì)號(hào)入座，不接觸頭。⑵基本方法：畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖（按實(shí)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(duì)照電路圖，按布局畫(huà)線連接各元件：先用鉛筆畫(huà)線（對(duì)照電路圖，按布局畫(huà)線連接各元件：先用鉛筆畫(huà)線（以便改錯(cuò)），連線方式；一般先從電源正極開(kāi)始，到電鍵，再到滑動(dòng)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(lái)；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(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路也應(yīng)按照連線的方法和順序。實(shí)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(kāi)關(guān)及導(dǎo)線。⑴實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)的電流值,則電壓表應(yīng)選用 ；電流表應(yīng)選用 ；變阻器應(yīng)選用 則電壓表應(yīng)選用 ；電流表應(yīng)選用 ；變阻器應(yīng)選用 （3）如右上圖所示是實(shí)驗(yàn)所得的伏安曲線，試回答：實(shí)驗(yàn)所描繪的小燈泡的伏安特性曲線說(shuō)明了什么？在額定電壓下，小燈泡的電阻是多少？. ；

（4）本實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的誤差的主要原因有哪些？ 班級(jí)： 姓名： 伏安法測(cè)電阻的簡(jiǎn)單應(yīng)用鞏固練習(xí)1．做“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，除待測(cè)的金屬絲、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電鍵、和足夠的導(dǎo)線外，還需要下列哪些實(shí)驗(yàn)器材（）螺旋測(cè)微器 B.游標(biāo)卡尺 C.米尺寸D.直流電源2．要達(dá)到“測(cè)定金屬的電阻率”的目的，必須測(cè)出的物理量有（ ）金屬絲的長(zhǎng)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(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列操作中正確的是（ ）用米尺反復(fù)測(cè)量三次導(dǎo)線的總長(zhǎng)，求出其平均值，然后將導(dǎo)線接入電路估計(jì)待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻的大小，選擇合適的儀器和實(shí)驗(yàn)電路.實(shí)驗(yàn)時(shí)電流的大小，通電時(shí)間的長(zhǎng)短，不會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性用伏安法測(cè)電阻時(shí)，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)改變滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值，測(cè)出多組電流、電壓值，計(jì)算出多個(gè)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(cè)定一段電阻值約為5Q左右的金屬導(dǎo)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(dòng)變阻器（0T20Q，額定電流1A）；G?滑動(dòng)變阻器（0T2000Q，額定電流0.1A）；H.電鍵、導(dǎo)線.⑴上述器材中應(yīng)選用的是 （填寫(xiě)各器材的字母代號(hào)）⑵實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表 接法（填“內(nèi)”或“外”）.⑶請(qǐng)?jiān)谙驴蛑挟?huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖并將實(shí)物圖連接好.－0.63

－0.636.某同學(xué)要測(cè)定一根金屬絲的電阻率，要求通過(guò)金屬絲的電流從0開(kāi)始變化（即要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)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(dǎo)線.1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選:電壓表應(yīng)選并求出電阻率Q。－0.632）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用的電路原理圖并在圖中用實(shí)線代替導(dǎo)線連接成符合實(shí)驗(yàn)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(cè)電阻（約為250Q）及導(dǎo)線若干。⑴請(qǐng)?jiān)谟铱蛑挟?huà)出測(cè)量R的電路圖。⑵圖14—9—6中的6個(gè)點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流I、電壓U的值，試寫(xiě)出根據(jù)此圖求求出的電阻值R= Q;⑶待測(cè)電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標(biāo)為50分度的卡尺分別測(cè)量其直徑與長(zhǎng)度，結(jié)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(jié)果都保留3位有效數(shù)字）.mm,長(zhǎng)度為5432||,111P1Trl.l.Ml111TTrrp1圖14—圖14—9—6圖14—9—7某同學(xué)在做測(cè)定小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中得到如下一組U和I的數(shù)據(jù)：編號(hào)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(huà)出I-U圖線。從圖線上可以看出，當(dāng)功率逐漸增大時(shí)，燈絲電阻的變化情況 8?在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xué)生電源E（2?4V）開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)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(yīng)選用 ,變阻器應(yīng)選用 ..請(qǐng)?jiān)谏蠄D所示的方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的原理圖并將下面的實(shí)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(kāi)關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，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(gè)標(biāo)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(guò)程中,12.阻C.小于4840 D.無(wú)法確定有一個(gè)燈泡的規(guī)格是“220V12.阻C.小于4840 D.無(wú)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(cè)熱敏電阻的阻值約40?50Q.熱敏電阻和溫度計(jì)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(huà)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(dòng)變阻器（0?10Q）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)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(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小.（3）根據(jù)電路圖，在圖