電阻的測量專題教案

1、臨淄中學高二物理電阻的測量專題教案伏安法測電阻的原理：利用部分電路歐姆定律I=U/R得出R=U/I。如果能測出待測電阻兩端的電壓和電阻中的電流即可據(jù)此測量求解。如果電路中沒有明確的電壓或電流測量則應(yīng)在電路中分析電壓或電流的間接求解方法。系統(tǒng)誤差：認為A、V表理想。一、測量電路形式：1）基本形式：內(nèi)接法： 外接法：VAVA 2）常見變形：（1）兩電流表： AA12原理：已知A2的內(nèi)阻，及A2、A1的量程、最大承受電壓接近，把A2表當作電壓表。（2）雙伏特表：VV12原理：利用V1的內(nèi)阻已知，串聯(lián)電流相等的原理求解。AA12（3）雙電流表測內(nèi)阻：原理：利用電阻箱中的電流是A2和A1的差，而電阻可直

2、接讀出，故可以測A1的內(nèi)阻。（4）電流表與電阻箱：RARX原理：通過開關(guān)改變接入電路的電阻，保證電流相同，則R=Rx（5）伏特表與電阻箱：RxVR原理：通過開關(guān)改變接入電路的電阻，保證電壓相同，則R=Rx（6）測電流表的內(nèi)阻： AK1K21半偏法：原理：電源內(nèi)阻很小，可以忽略。先閉合K1調(diào)節(jié)滑動變阻器使G表滿偏，再閉合K2，調(diào)節(jié)電阻箱使G表半偏，此時Rg=R。(外電路電阻很大，電流可以認為不變)AK1K21R1R21滿偏法：原理：電源內(nèi)阻很小，可以忽略。先閉合K1調(diào)節(jié)R1的大小使電流表滿偏，再閉合K2減小R1為原來的一半后，調(diào)節(jié) R2使電流表仍然滿偏。則Rg=R1R2/(2r+R1)AVKR電

3、壓表法：原理： Rg=（UIR）/IAAK21電流表法原理：Rg=(I0I)R/I 求差法： A1A2K1K2原理：如圖，首先閉合K1，調(diào)節(jié)電阻箱使A滿偏，此時電阻箱的讀數(shù)為R1，其次再閉合K2調(diào)節(jié)電阻箱使A滿偏，此時電阻箱的讀數(shù)為R2，則Ra=R2R1滑動變阻器的基本接法：限流式：與待測電阻串聯(lián)。 分壓式：部分與待電阻并聯(lián)。RXRX注：采用限流式電壓的可調(diào)范圍為RXU/（R+RX）U。采用分壓式電壓的調(diào)節(jié)范圍為0U。二、器材和電路選擇的基本原則：安全不損壞實驗器材 準確盡可能減小實驗誤差 方便在保證實驗正常進行的前提下，選用的電路和器材應(yīng)便于操作，讀得的數(shù)據(jù)便于處理實驗器材的選擇基本原則：電

4、源允許的最大電流要大于電路中的實際電流。 用電器的額定電流不能小于通過該電器的實際最大電流。 電壓表和電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值。 電壓表和電流表的指針應(yīng)指到滿偏刻度的三分之二位置左右。滑動變阻器的選擇：當用電器比變阻器全值電阻小或差不多時，且實驗要求變化范圍不大，一般選擇限流電路。當用電器電阻大于變阻器電阻時，且實驗要求電壓變化范圍較大，一般選用分壓電路。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，必須選用分壓電路。要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只有分壓電路才能滿足。若兩種電路都能滿足要求時，從減小電能損耗考慮，應(yīng)優(yōu)先選用限流電路。例：為了測定一個

5、“12V，6W”的小燈泡在不同電壓下的功率，現(xiàn)有變阻器R1=20，R2=30測量時要求燈泡兩端的電壓從0V開始連續(xù)可調(diào)，則應(yīng)選用的滑動變阻器為 答案：R1分壓形式。例：在測定“金屬絲電阻率”的實驗中，已知電阻絲的電阻約為40，應(yīng)選用的器材是：A量程是30mA的電流表 B量程是3V的電壓表C阻值為100的滑動變阻器 D阻值為10的滑動變阻器E電源電壓6V，內(nèi)阻不計 F電鍵，導線若干答案：選擇D采用分壓式。原因： 伏安法測電阻中安培表內(nèi)接法和外接法的選擇：RX較大，滿足RX>>RA時，用內(nèi)接法。當RX比RA大很多，但又比RV小很多時，可采用計算臨界電阻值的方法，先計算臨界電阻R0=,若

6、RX>R0，可視為較大，采用內(nèi)接法。若RX<R0，可視為較小，采用外接法。三、解答電路和器材選擇問題的思路首先選出惟一性器材。草畫電路圖，暫不接入安培表和伏特表，滑動變阻器暫時接成限流電路。估算電路中的電流和電壓的最大值，結(jié)合已知實驗器材的規(guī)格，確定實驗電路和其他實驗器材。例1：有一個電阻RX，其阻值大約在4050之間，現(xiàn)要進一步測量其電阻，手邊現(xiàn)有器材如下：電源E（電動勢12V，內(nèi)阻為0.5）電壓表（0315V，內(nèi)阻約為10K）電流表（00.63A，內(nèi)阻約為1）滑動變阻器R1（阻值010，額定電流2A）滑動變阻器R2（阻值01700，額定電流0.3A）問：電壓表的量程應(yīng)選 電流表

7、的量程應(yīng)選 滑動變阻器應(yīng)選用 答案：15V、0.6A、R1例2：一阻值約為30K的電阻R，欲用伏安法較準確地測出它的阻值，備選的器材有A電源（=16V，r=2）B電源（=3V，r=0.5）C電壓表（量程015V，內(nèi)阻50K）D電壓表（量程03V，內(nèi)阻10K）E電流表（量程0500A，內(nèi)阻500）F電流表（量程01mA，內(nèi)阻250）G滑動變阻器（阻值0200）H電鍵一只，導線若干從上述器材中選出合適的有用器材 畫出電路答案：ACEGH 電流表內(nèi)接法滑動變阻分壓接法例3一小燈泡的額定電壓為6V，額定功率為1W1.5W之間，現(xiàn)有下列器材：A電動勢為6V，內(nèi)阻不計的直流電源一只B電動勢為12V，內(nèi)阻不

8、計的直流電源一只C量程為010V，內(nèi)阻約為20K的電壓表一只D量程為02A，內(nèi)阻約為0.5的電流表一只E量程為00.5A，內(nèi)阻約為2的電流表一只F額定電流為2A的020的滑動變阻器一只G開關(guān)一只，導線若干應(yīng)選擇的器材是 實驗電路圖答案：ACEFG 滑動變阻器分壓形式，安培表外接法例4：要用伏安法來測定一個阻值在25K左右的電阻RX的較準確的阻值，備用器材如下所示：器材代號規(guī)格直流電流表A10100A內(nèi)阻為2KA20500A內(nèi)阻為0.3K直流電壓表V1010V內(nèi)阻為100 KV205V內(nèi)阻為500 K直流穩(wěn)壓電源U輸出電壓為15V，額定電流為1A滑動變阻器R01K額定功率1W電鍵、導線K符合實驗

9、要求為了使測量的結(jié)果達到較高的準確度，則：測量電路應(yīng)選用 控制電路應(yīng)采用 電流表應(yīng)選用 電壓表應(yīng)選用 答案：內(nèi)接法分壓形式A2V1例5：圖1為測量電阻的電路Rx為待測電阻R的阻值已知R為保護電阻，阻值未知電源E的電動勢未知K1、K2均為單刀雙擲開關(guān)A為電流表，其內(nèi)阻不計(1)按圖1所示的電路，在圖2的實物圖上連線(2)測量Rx的步驟為：將K2向d閉合，K1向_閉合，記下電流表讀數(shù)I1再將K2向c閉合，K1向_閉合，記電流表讀數(shù)I2計算Rx的公式是Rx=_答案：(1)如圖（3分有任何錯，給0分）例6：在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中（如圖甲所示）AVI/AU/V01.21.3

10、1.41.50.10.20.30.4甲乙（1）移動滑動變阻器的滑動頭應(yīng)特別注意防止 （2）現(xiàn)備有以下器材：A干電池組1節(jié)B滑動變阻器（050）C滑動變阻器（01750）D電壓表（03V）E電壓表（015V）F電流表（00.6A）G電流表（03A）其中滑動變阻器應(yīng)選 電流表應(yīng)選 電壓表應(yīng)選 （3）圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的UI圖象。由此可知這個干電池的電動勢E= 內(nèi)電阻r= 答案：（1）短路（或不要將電流調(diào)得過大）（2）B、F、D（3）1.5 0.75例7：從下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑模ㄓ行┢鞑牡淖柚凳谴蠹s值，有些器材的阻值是準確值），設(shè)計一個測量阻值約為15K的電阻的電路，要求方法簡捷，要盡可能提

11、高測量的精度。器材規(guī)格電流表A1量程1mA內(nèi)阻rA150電流表A2量程300A內(nèi)阻rA2300電流表A3量程100A內(nèi)阻rA3500電壓表V1量程10V內(nèi)阻rV1=15K電壓表V2量程3V內(nèi)阻rV2=10K滑動變阻器R1全阻值50額定電流為1A滑動變阻器R2全阻值500額定電流為1A電池組電動勢3V內(nèi)阻很小但不可忽略開關(guān)及導線若干（1）測量電路中電流表選 電壓表應(yīng)選 滑動變阻器應(yīng)選 （2）在虛線框中畫出測量RX的電路圖（3）在所測量數(shù)據(jù)中選一組數(shù)據(jù)計算RX，計算表達式為RX= 表達式中各符號表示的意義是 V2A2SRxR2答案：（1）A2，V2，R1、R2均可（2）如圖（3）RX=U2表示電壓

12、表V2上的示數(shù)，I2表示電流表A2上的示數(shù) 例8：電池組E的電動勢為3V，內(nèi)阻不計；電流表A1的量程為010mA，內(nèi)阻約為4060；電流表A2的量程為0500A，內(nèi)阻約為1000；滑動變阻器R1的阻值范圍為015，額定電流為1A，電阻箱R2的阻值范圍為09999，額定電流為1A；開關(guān)S，導線若干。（1）利用上述器材用伏安法測阻值約為170的待測電阻RX的阻值，因缺少電壓表，需選項一只電流表將它改裝成電壓表，請在下圖甲方框中畫出此改裝電路圖，并在圖中標明所用器材的代號。（2）請在圖乙方框中畫出測RX阻值的電路圖，并在圖中標明各器材的代號。（3）實驗中，將電阻箱R2的阻值調(diào)為4K，再調(diào)整滑動變阻器

13、R1，使電流表A2的示數(shù)是300A，此時電流表A1的示數(shù)是9mA，則通過RX的電流是 mA，測出RX的阻值是 圖甲 圖乙A2R2A1ESRXR1答案： （1） （2） A2R2（3）8.7 172例9：要測量一只電壓表的內(nèi)電阻RV,提供的器材包括：待測電壓表V（量程03V,內(nèi)阻約3K）；電阻箱R（阻值09999）；滑動變阻R/（阻值020，額定電流1A）；滑動變阻器R/（阻值01700，額定電流0.5A）；電源E(電動勢約6V,內(nèi)阻可不計)；開關(guān)S及導線若干。（1）要求準確地測量待沒電壓表的內(nèi)電阻RV，請從上述器材中選擇必須的器材設(shè)計測量電路，并在方框中畫出電路圖。（2）寫出完成接線后的簡要測

14、量步驟，并說明實驗中應(yīng)測量的物理量。（3）導出計算RV的表達式（用測得的物理量表示）圖2VRESRVRES圖1答案： （1）測量電路如圖1或圖2所示（2）完成接線后的簡要測量步驟（3）RV計算式（有四種方案）按圖1所示電路方案一：調(diào)電阻箱R使電壓表為某一讀數(shù)U1，記下電阻箱阻值R1；調(diào)電阻箱R使電壓表為某一讀數(shù)U2，記下電阻箱阻值R2，則：RV=（U1U2 R2）/（U2U1）方案二：調(diào)電阻箱R使電壓表讀數(shù)為滿刻度U0，記下電阻箱阻值R1；調(diào)電阻箱R使電壓表為某一讀數(shù)U0/2，記下電阻箱阻值R2，則RV= R22R1按圖2所示電路方案三：取R的阻值為零，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表讀數(shù)為滿刻度U0；保持R的滑動片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表讀數(shù)為U0/2，讀取電阻箱阻值為R，則RV=R方案四：取R的阻值為R1，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表讀數(shù)為U1；