高中物理伏安法測電阻

1、r =u i xaurrri測xvaxrrrrxvaxrrrrvxvxr rurirr測或或或或rxa1a2rxa1a2rxv2v1rxv1v2rxa1a2rxv2v12控制電路的選擇控制電路的選擇控制電路分為限流式和分壓式兩種控制電路分為限流式和分壓式兩種 pa r b pa r b 變阻器的常規(guī)處理變阻器的常規(guī)處理 將變阻器從滑動觸點將變阻器從滑動觸點p p分成兩個部分，把一個完整的變阻器分成兩個部分，把一個完整的變阻器看成是由兩部分串聯(lián)組成的，如下圖所示?？闯墒怯蓛刹糠执?lián)組成的，如下圖所示。 兩種接法的比較a.a.電壓的調(diào)節(jié)范圍電壓的調(diào)節(jié)范圍分壓：分壓：u ul l=0u=0u0 0限

2、流：限流： 00urrruulllb.b.電流的調(diào)節(jié)范圍電流的調(diào)節(jié)范圍分壓：分壓：llrui00 限流：限流：lllrurrui00 可見：分壓式可見：分壓式接法的最大優(yōu)點是接法的最大優(yōu)點是它的調(diào)壓（或調(diào)流）它的調(diào)壓（或調(diào)流）范圍寬，其次是它范圍寬，其次是它的電壓、電流范圍的電壓、電流范圍都包含都包含0 0值且跟值且跟r r無無關：而限流式接法關：而限流式接法不僅調(diào)壓（或調(diào)流）不僅調(diào)壓（或調(diào)流）范圍較窄，而且其范圍較窄，而且其電壓、電流范圍都電壓、電流范圍都不含不含0 0值還跟值還跟r r有關。有關。從調(diào)節(jié)范圍來看從調(diào)節(jié)范圍來看從方便調(diào)節(jié)的角度來看從方便調(diào)節(jié)的角度來看 分壓式接法以分壓式接法以

3、r rl lr r尤其以尤其以r rl lr r為優(yōu)；而限流式為優(yōu)；而限流式接法應以接法應以r rl lr r或跟或跟r r相當，即相當，即r rl lrr為宜。為宜。從節(jié)能方面來看從節(jié)能方面來看 在滿足負載需要的情況下，限流式電路消耗的總在滿足負載需要的情況下，限流式電路消耗的總功率小，電源負擔輕；而分壓式電路消耗的總功率大，功率小，電源負擔輕；而分壓式電路消耗的總功率大，電源負擔重。電源負擔重。從電路結構上看從電路結構上看 限流式電路簡單，而分壓式電路比限流式要復雜限流式電路簡單，而分壓式電路比限流式要復雜得多。得多。兩種接法的選擇原則從實驗的目的和要求上看從實驗的目的和要求上看 若需要大

4、范圍調(diào)壓或需小電流調(diào)節(jié)，尤其是要求含若需要大范圍調(diào)壓或需小電流調(diào)節(jié)，尤其是要求含0值的電值的電流、電壓調(diào)節(jié)，那就非分壓式接法莫屬了。若僅僅是為了電路流、電壓調(diào)節(jié)，那就非分壓式接法莫屬了。若僅僅是為了電路的的 安全，而對電壓、電流的調(diào)節(jié)又沒有特殊要求時，則選擇限安全，而對電壓、電流的調(diào)節(jié)又沒有特殊要求時，則選擇限流式接法還更簡便、更節(jié)能一些。流式接法還更簡便、更節(jié)能一些。從方便調(diào)節(jié)的角度來看從方便調(diào)節(jié)的角度來看 通常對小阻值滑動變阻器或大阻值負載（通常對小阻值滑動變阻器或大阻值負載（rl 與與r相比較），相比較），以分壓式接法為優(yōu)；相反對大阻值滑動變阻器或小阻值負載則以分壓式接法為優(yōu)；相反對大阻

5、值滑動變阻器或小阻值負載則以限流式為宜。以限流式為宜。 (1)(1)要求回路中某部分電路的電流或電壓實現(xiàn)從要求回路中某部分電路的電流或電壓實現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時必須采用分壓接法。零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時必須采用分壓接法。 (2) (2)當被測電阻阻值當被測電阻阻值rxrx遠大于滑動變阻器的最大遠大于滑動變阻器的最大值值r r，且實驗要求的電壓變化范圍較大，且實驗要求的電壓變化范圍較大( (或要求測量多或要求測量多組數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)) )時，必須采用分壓接法。時，必須采用分壓接法。 (3) (3)若采用限流接法，電路中實際電壓若采用限流接法，電路中實際電壓( (電流電流) )總總是超過實驗儀器的量程時，只

6、能采用分壓接法。是超過實驗儀器的量程時，只能采用分壓接法。下列三種情況必須選用分壓接法下列三種情況必須選用分壓接法1、用伏安法測量一個電阻器材有：、用伏安法測量一個電阻器材有： 待測電阻待測電阻rx(約為約為15); 電流表電流表(量程為量程為25ma,內(nèi)阻內(nèi)阻） 電壓表（量程為，內(nèi)阻電壓表（量程為，內(nèi)阻k） 電源（，電源（，r=0) 滑動變阻器（最大值滑動變阻器（最大值00，允許最大電流），允許最大電流） 開關個，導線若干，開關個，導線若干， 根據(jù)器材規(guī)格和實驗要求連接實物圖根據(jù)器材規(guī)格和實驗要求連接實物圖500varrr析：析：rxr采用采用電流表外接電流表外接法法 rxr ，因此采用，因

7、此采用分壓式接法分壓式接法(1)(2)krrrva5 . 51003 . 0rx=25k因此采用因此采用安培表內(nèi)接法安培表內(nèi)接法rxrvar 1安全性原則：實驗中要保證電流、電壓值既不超過儀表的量程，又不能超過變阻器、小燈泡、電阻箱等器材所允許的最大值 2精確性原則：在不違反安全性原則的前提下，盡量使測量結果更精確（減小誤差） 3簡便性原則：在不違反前兩個原則的前提下，盡量使測量電路簡單好接，測量中的調(diào)節(jié)控制操作方便本著這三個原則，一般按照如下順序選擇電路和器材：本著這三個原則，一般按照如下順序選擇電路和器材：1、滑動變阻器的接法和選擇（控制電路）、滑動變阻器的接法和選擇（控制電路）-簡便性、

8、安全性簡便性、安全性2、電流表和電壓表的選擇（電表）、電流表和電壓表的選擇（電表）-安全性、精確性安全性、精確性3、電流表的內(nèi)外接、電流表的內(nèi)外接 （測量電路）（測量電路）-精確性精確性1、滑動變阻器的接法和選擇（控制電路）、滑動變阻器的接法和選擇（控制電路）-簡便性簡便性2、電流表和電壓表的選擇（電表）、電流表和電壓表的選擇（電表）-安全性和精確性安全性和精確性3、電流表的內(nèi)外接、電流表的內(nèi)外接 （測量電路）（測量電路）-精確性精確性 1 1、 有一個量程為有一個量程為0 00.60.63 3安培的安培表（安培的安培表（0 00.60.6安培擋安培擋的內(nèi)阻為的內(nèi)阻為0.1250.125歐，歐

9、，0 03 3安培擋的內(nèi)阻為安培擋的內(nèi)阻為0.0250.025歐），歐），一個量程為一個量程為0 01515伏的伏特表（內(nèi)阻為伏的伏特表（內(nèi)阻為1.51.510104 4歐姆），歐姆），一個滑動變阻器（電阻為一個滑動變阻器（電阻為0 0200200歐），歐），一個電壓為一個電壓為1212伏特的蓄電池組，伏特的蓄電池組，一個電鍵和一些導線。一個電鍵和一些導線。要使用這些器件用伏安法測量一個阻值約為幾十歐的線圈要使用這些器件用伏安法測量一個阻值約為幾十歐的線圈的電阻。的電阻。 畫出實驗畫出實驗應采用的電路應采用的電路圖。圖。 在實物圖中在實物圖中畫線，把所示畫線，把所示器件連接成電器件連接成電路。

10、路。用伏安法測量定值電阻的阻值，備用器材如下：用伏安法測量定值電阻的阻值，備用器材如下：待測電阻待測電阻 r rx x ( (阻值約為阻值約為25k25k) )電流表電流表 a a1 1 ( (量程量程 100a100a，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為 2k2k) )電流表電流表 a a2 2 ( (量程量程 500a500a，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為 300300) )電壓表電壓表 v v1 1 ( (量程量程 10v10v，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為 100 k100 k) )電壓表電壓表 v v2 2 ( (量程量程 50v50v，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為 500 k500 k) )電電 源源 e e ( (電動勢電動

11、勢 15v15v，允許通過的最大電流，允許通過的最大電流 1a)1a)滑動變阻器滑動變阻器 r r ( (最大阻值最大阻值 1 k1 k) )電鍵電鍵 s s，導線若干，導線若干為了盡量減小實驗誤差，要求測多組數(shù)據(jù)。為了盡量減小實驗誤差，要求測多組數(shù)據(jù)。(1)(1)電流表應選電流表應選_，電壓表應選，電壓表應選_。(2)(2)畫出實驗電路圖并連接實物圖。畫出實驗電路圖并連接實物圖。由于 、可見，rv與rx相差更大些，應采用安培表外接式。210125. 010nrrax分析：341010105 . 1nrrxv由于待測電阻小于滑動變阻器的全值電阻，所以變阻器應采用限流式接法。 v電路圖如圖所示

12、rx r aa由于通過電路的最大電流為：aarurrruixax6 . 0201200max可見，電流表的量程選0.6安培即可。 v rx r aa線路連接如下： 2. 圖為伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實圖為伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖。器材規(guī)格如下：物圖。器材規(guī)格如下：待測電阻待測電阻rx（約約100歐）歐）直流毫安表（量程直流毫安表（量程010毫安，內(nèi)阻毫安，內(nèi)阻50歐）歐）直流電壓表（量程直流電壓表（量程03伏，內(nèi)阻伏，內(nèi)阻5千歐）千歐）直流電源（輸出電壓直流電源（輸出電壓4伏，內(nèi)阻可不計）伏，內(nèi)阻可不計）滑動變阻器（阻值范圍滑動變阻器（阻值范圍015歐

13、，允許最大電流歐，允許最大電流1安）安）電鍵一個，導線若干條電鍵一個，導線若干條根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求，在本題的實物圖上連線。根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求，在本題的實物圖上連線。分析由于待測電阻大于滑動變阻器的全值電阻，所以變阻器應采用分壓式接法。由于ra與rx相當，而rvrx，所以，采用安培表外接式。若選用限流式接法，則通過回路的最小電流為：mamaarrruiax1024501510040min可見，只有選用分壓式接法。線路連接如下：l【例7】一個電壓表的內(nèi)阻為30k左右，現(xiàn)要用伏安法測量其內(nèi)阻，實驗室提供下列可選用的器材：待測電壓表v（量程5v）電流表a1（量程200a）電流表a2（量程5

14、ma）電流表a3（量程06a）滑動變阻器r（最大阻值1k）電源（電動勢6v）開關s及導線在所提供的電流表中，應選用 （填字母代號）解：解：選擇的電流表，接入電路后，首先要安全，其次要準確在最大電流不超選擇的電流表，接入電路后，首先要安全，其次要準確在最大電流不超電流表量程的前提下，應盡量地使指針滿偏或接近滿偏為了準確地選擇該實電流表量程的前提下，應盡量地使指針滿偏或接近滿偏為了準確地選擇該實驗所需的電流表，必須估算電路中可能達到的最大電流強度，估算時應抓住主驗所需的電流表，必須估算電路中可能達到的最大電流強度，估算時應抓住主要矛盾，忽略次要因素要矛盾，忽略次要因素imax/rv因為忽略了電源內(nèi)

15、阻，電流表內(nèi)阻，所以電路中可能達到的最大電流強度因為忽略了電源內(nèi)阻，電流表內(nèi)阻，所以電路中可能達到的最大電流強度一定小于一定小于200a如果僅從安全角度看，電流表如果僅從安全角度看，電流表a1，a2，a3均可，但從安全與均可，但從安全與準確相結合的角度看，只能選用電流表準確相結合的角度看，只能選用電流表a1。rxa1a221101.iirrie r1rroa2sa1半偏法測電阻與電流表改裝成伏特表和安培表 一一 、實驗目的：、實驗目的： 用半偏法測量一個靈敏電流用半偏法測量一個靈敏電流為為i ig g 的電流表的內(nèi)電阻的電流表的內(nèi)電阻 r r ，并將它改裝成一個量程為并將它改裝成一個量程為 v

16、 v ( (i i) )的電壓的電壓( (安培表安培表) )，并校，并校準該改裝表。準該改裝表。電原理圖 若主回路電流恒定不變，當兩支路電若主回路電流恒定不變，當兩支路電流各分攤總電流的一半時，則這個支路電流各分攤總電流的一半時，則這個支路電阻相等。用電阻箱阻相等。用電阻箱 r r2 2 的可讀阻值去替代的可讀阻值去替代被測電流表的內(nèi)阻值被測電流表的內(nèi)阻值 r rg g 。l現(xiàn)備有如下器材：現(xiàn)備有如下器材：la. a. 電流表（量程電流表（量程0 0 100 100 aa，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為100 100 ） lb. b. 電阻箱（范圍電阻箱（范圍o o 10 10 ）lc. c. 電阻箱（范

17、圍電阻箱（范圍0 0 9999 9999 ）ld. d. 電阻箱（范圍電阻箱（范圍0 0 99999 99999 ） le. e. 滑動變阻器（范圍滑動變阻器（范圍0 0 200 200 ） lf. f. 電源（電動勢電源（電動勢3 v 3 v ，內(nèi)阻不計），內(nèi)阻不計）lg. g. 開關和若干導線開關和若干導線 1. 儀器的規(guī)格與量程的選擇。 2. 線路的連接。 3. 實驗中讀得 r2 的阻值為100 ，若將此電流表改裝成量程為 3v 的電壓表，應 串 聯(lián)一個阻值為 29900 的電阻。 4. 若用此改裝表去測量一穩(wěn)恒電壓，則測量值和真實值相比 偏小 （填“偏大”或“偏小”） 。 接通s1 ，

18、調(diào)節(jié)r1 ，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度； 再接通s2 ，調(diào)節(jié)r2 ，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半； 讀出 r2 的阻值，即認為電流表的內(nèi)阻 rg = r2 。 分析與解答分析與解答： （）為了控制主回路的電流強度，主回路中調(diào)整和控制電流的電阻 r1 應選阻值較大，調(diào)節(jié)范圍較寬的電阻， r1 應選調(diào)節(jié)范圍為 0 99999 的電阻箱。電流表的電阻一般在 100 左右，用半偏法測電流表的電阻時，與電流表并聯(lián)分流的電阻用只要略大于電流表電阻的電阻箱即可， r2 應選調(diào)節(jié)范圍為 0 9999 的電阻箱。 （ 、） 實驗中若讀得實驗中若讀得 r r2 2 的阻值為的阻值為100 100 ，則電流表的電阻則電流表的電阻 r rg g = 100 = 100 。由于。由于r r2 2 與電流表并與電流表并聯(lián)后，聯(lián)后，r r2 2 調(diào)整到電流表半偏時，回路的總電阻減小，調(diào)整到電流表半偏時，回路的總電阻減小，主回路中的電流將大于電流表的滿偏電流主回路中的電流將大于電流表的滿偏電流 i ig g ，而通，而通過電流表的電流為過電流表的電流為 i i