電阻的測(cè)量和滑動(dòng)變阻器的使用

1、電阻的測(cè)量和滑動(dòng)變阻電阻的測(cè)量和滑動(dòng)變阻器的使用器的使用 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握伏安法測(cè)電阻的原理和方法。2、理解內(nèi)接法與外接法能造成測(cè)量 誤差的原因。3、掌握滑動(dòng)變阻器在電路中的使用。 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 1、掌握伏安法測(cè)電阻的原理、 方法和誤差分析。2、根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何 選擇合適的測(cè)試電路和實(shí)驗(yàn)器材 難點(diǎn)：難點(diǎn)：根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何選擇合適的測(cè)試電路和實(shí)驗(yàn)器材。 知識(shí)精講一、伏安法測(cè)電阻一、伏安法測(cè)電阻 1、測(cè)量原理、測(cè)量原理：根據(jù)歐姆定律IU/R，得到RU/I，用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓和通過(guò)電阻的電流，就可以求出電阻，這種測(cè)量電阻的方法叫伏安法。 2、兩種測(cè)量電路的比較、兩

2、種測(cè)量電路的比較 3、電流表內(nèi)、外接法與電路選擇的方法電流表內(nèi)、外接法與電路選擇的方法(1)：定量判斷法：定量判斷法:適用于適用于RA、RV、Rx的值已粗略知道。的值已粗略知道。 RxRA, Rx為大電阻，電流表內(nèi)接法為大電阻，電流表內(nèi)接法RxRV, Rx為小電阻，電流表外接法為小電阻，電流表外接法 口訣：口訣：“大內(nèi)小外大內(nèi)小外”(2)當(dāng) 時(shí)時(shí),選用電流表內(nèi)接法選用電流表內(nèi)接法當(dāng) 時(shí)時(shí),選用電流表外接法選用電流表外接法當(dāng) 時(shí)，電流表兩種接時(shí)，電流表兩種接法都可以。法都可以?？谠E：(2)試接法：無(wú)須粗略知道相關(guān)值。無(wú)須粗略知道相關(guān)值。 將電路如圖將電路如圖1 1所示連接，只空出電壓表的所示連接

3、，只空出電壓表的一個(gè)接頭一個(gè)接頭S S，然后將，然后將S S分別與分別與a a、b b接觸一接觸一下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況。 2、若若電壓表示數(shù)有顯著變化電壓表示數(shù)有顯著變化，說(shuō)明電流表的分壓作用較強(qiáng)，應(yīng)選用電流表外接法應(yīng)選用電流表外接法，S應(yīng)接a測(cè)量。1、若若電流表示數(shù)有顯著變化電流表示數(shù)有顯著變化，說(shuō)明電壓表的分流作用較強(qiáng)，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法應(yīng)選用電流表內(nèi)接法，S應(yīng)接b測(cè)量。例例1、某同學(xué)用伏安法測(cè)一個(gè)未知電阻Rx，用圖2所示甲、乙各試測(cè)一次，依圖甲測(cè)得數(shù)據(jù)U1=3.0V，I13.0mA，依圖乙測(cè)得數(shù)據(jù)U22.9V，I24.0mA， 由此可知

4、圖所示的電路測(cè)量誤差小些，測(cè)得的Rx為。 解析：甲、乙圖比較由甲、乙圖比較可知，引起的電流相對(duì)變化量為1/3，引起的電壓相對(duì)變化量為1/30，說(shuō)明從內(nèi)接改成外接引起的電流變化大，說(shuō)明電壓表分流作用較強(qiáng)，故采用甲圖電流表內(nèi)接方式，測(cè)量誤差小，即 答案：甲1000 二、滑動(dòng)變阻器在電路中的控制作用 1、滑動(dòng)變阻器：、滑動(dòng)變阻器：滑動(dòng)變阻器是一個(gè)可以連續(xù)改變電阻值的可變電阻，用它可以調(diào)節(jié)電路中電流的大小及兩點(diǎn)間的電壓，滑動(dòng)變阻器結(jié)構(gòu)如圖3所示，表面涂有氧化絕緣層的電阻絲AB密繞在瓷管上，滑動(dòng)觸片P與電阻絲緊密接觸（接觸部分的氧化層已刮掉），且能在滑桿CD上左右滑動(dòng)，根據(jù) ，粗細(xì)均勻的電阻絲，電阻的大

5、小與長(zhǎng)度成正比，隨著滑動(dòng)觸片位置的變化，變阻器連入電路的電阻值也相應(yīng)發(fā)生變化。 2、滑動(dòng)變阻器在電路中的兩種接法、滑動(dòng)變阻器在電路中的兩種接法 限流電路A.接法接法：如圖4所示，把滑動(dòng)變阻器的把滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端（兩個(gè)固定端（A和和B）中的任何一個(gè)和滑動(dòng)）中的任何一個(gè)和滑動(dòng)端（端（C和和D）中的任何一個(gè)接入電路）中的任何一個(gè)接入電路，與用電器串聯(lián)起來(lái)；當(dāng)移動(dòng)滑鍵P時(shí)，可以改變電路中的總電阻，從而控制用電器上的電壓和電流，滑動(dòng)變阻器的這種接法稱(chēng)為限流電路。 B.調(diào)節(jié)范圍：在圖4所示電路中，用電器上的電壓和電流分別為：當(dāng)P滑到A端時(shí)，RAC0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為U U

6、maxmaxU U，I ImaxmaxU/RU/Rf f當(dāng)P滑到B端時(shí)，RACR0（R0為滑動(dòng)變阻器的全值電阻），用電器上的電壓和電流均為最小，最小值分別為：綜上所述，限流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電綜上所述，限流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為流調(diào)節(jié)范圍分別為 由由式可以看出，限流電路的調(diào)節(jié)范圍與滑動(dòng)式可以看出，限流電路的調(diào)節(jié)范圍與滑動(dòng)變阻器的全值電阻變阻器的全值電阻R0有關(guān)。有關(guān)。在電源電壓在電源電壓U和用和用電器電阻電器電阻Rf一定的條件下，一定的條件下，R0越大，用電器上越大，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍也越大；當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏鞯恼{(diào)節(jié)范圍也越大；當(dāng)R0比比Rf小小得多時(shí)，用電器上的電壓

7、和電流的調(diào)節(jié)范圍都得多時(shí)，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍都很小。很小。 分壓電路分壓電路 A.接法接法：如圖：如圖5所示，所示，滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端分別變阻器的兩個(gè)固定端分別與電源的兩極相連接，用與電源的兩極相連接，用電器的一端與滑動(dòng)變阻器電器的一端與滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端（的兩個(gè)固定端（A和和B）中）中的任何一個(gè)相連接，用電器的另一端與滑動(dòng)的任何一個(gè)相連接，用電器的另一端與滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端（變阻器的滑動(dòng)端（C和和D）中的任何一個(gè)相）中的任何一個(gè)相連接時(shí)連接時(shí)，A、B兩端的電壓始終等于電源電兩端的電壓始終等于電源電壓壓U，用電器上的電壓，用電器上的電壓UfUCB，Uf只是只是UAB的一

8、部分，滑動(dòng)變阻器的這種接法稱(chēng)為的一部分，滑動(dòng)變阻器的這種接法稱(chēng)為分壓電路。分壓電路。 B.調(diào)節(jié)范圍： 在圖5所示的電路中，用電器上的電壓和電流分別為： 式中R0RACRBC，是滑動(dòng)變阻器的全值電阻。當(dāng)P滑到A端時(shí)，RAC0，RBCR0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為 UmaxU，ImaxU/Rf 當(dāng)P滑到B時(shí)，RACR0，RBC0，用電器上的電壓和電流均為最小，其最小值分別為Umin0，Umin0綜上所述，分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為 由式可以看出，用電器上的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍均與R0無(wú)關(guān)。 A.當(dāng)用當(dāng)用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器電器電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器全值電

9、阻，一般選全值電阻，一般選擇擇分壓電路分壓電路。B.當(dāng)當(dāng)用電器用電器電阻比滑動(dòng)變阻器全值電阻小或差不多電阻比滑動(dòng)變阻器全值電阻小或差不多，一般選擇一般選擇限流限流電路。電路。C.實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化時(shí)，必須選用時(shí)，必須選用分壓分壓電路電路。 D.若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過(guò)用電器若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過(guò)用電器的額定電流時(shí)，的額定電流時(shí)，必須選用分壓電路。必須選用分壓電路。E.當(dāng)題目中有下列暗示語(yǔ)言時(shí)，當(dāng)題目中有下列暗示語(yǔ)言時(shí)，一般采用分壓接法，一般采用分壓接法，如：要求多測(cè)幾次取平均值或要求測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確等。如：要求多測(cè)幾次取平均值或

10、要求測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確等。 F.當(dāng)兩種電路都能滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，從減小電能損耗當(dāng)兩種電路都能滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，從減小電能損耗考慮，應(yīng)優(yōu)先選用考慮，應(yīng)優(yōu)先選用限流電路限流電路。 兩種電路的選擇兩種電路的選擇三、伏安法測(cè)電阻的電路與器材的選擇三、伏安法測(cè)電阻的電路與器材的選擇 1、基本原則：、基本原則：安全：保證不損壞實(shí)驗(yàn)器材。精確：盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。省電：在同時(shí)滿足以上兩個(gè)原則的前提下，應(yīng)使電源的功率盡可能小，以減少電能損耗。方便：在保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提下，選用的電路和器材應(yīng)便于操作，讀取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)便于處理。2、測(cè)試電路和控制電路的選擇見(jiàn)上一、二部分 3、實(shí)驗(yàn)器材的選擇 電源的允許最大電流不能小于電

11、路中的實(shí)際最大電流。 用電器的額定電流不能小于通過(guò)該用電器的實(shí)際最大電流。 電壓表或電流表的量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最大值。 電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3以上。 滑動(dòng)變阻器的選擇原則第一是能用，第二是方便。 關(guān)于第關(guān)于第點(diǎn)說(shuō)明點(diǎn)說(shuō)明 所有滑動(dòng)變阻器的銘牌上都標(biāo)明該滑動(dòng)變阻器的最大阻值和允許通過(guò)的最大電流，因此，滑動(dòng)變阻器的選擇首先看實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器的電流是否在其允許范圍之內(nèi)，然后看滑動(dòng)變阻器的電阻和電路中其它總電阻是否相當(dāng)，例如電路總電阻約例如電路總電阻約為為300，選擇滑動(dòng)變阻器連接限流電路，可供，選擇滑動(dòng)變阻器連接限流電路，可供選擇的滑動(dòng)變阻器的最大電阻有選擇的滑動(dòng)變阻器

12、的最大電阻有20、200、20k，則應(yīng)選擇，則應(yīng)選擇200，因?yàn)?，因?yàn)?0太小，可調(diào)范太小，可調(diào)范圍小，圍小，20k太大，調(diào)節(jié)極不方便，滑動(dòng)觸頭稍太大，調(diào)節(jié)極不方便，滑動(dòng)觸頭稍稍一動(dòng)，電阻變化就是幾百上千歐，連接成分壓稍一動(dòng)，電阻變化就是幾百上千歐，連接成分壓電路時(shí)原則也是一樣。電路時(shí)原則也是一樣。 例例2、用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的電阻值，現(xiàn)有的器材規(guī)格如下：A.待測(cè)電阻Rx（約100）B.直流毫安表A1（量程010mA，內(nèi)阻約100）C.直流毫安表A2（量程040mA，內(nèi)阻約40）D.直流電壓表V1（量程03V，內(nèi)阻約為5k）E.直流電壓表V2（量程015V，內(nèi)阻約為15k）F.直流電源（

13、輸出電壓4V，內(nèi)阻不計(jì)）G.滑動(dòng)變阻器R（阻值范圍050，允許最大電流1A）H.開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干(1)根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，直流毫安表應(yīng)選_，直流電壓表應(yīng)選_。(2)在方框畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求電壓和電流的變化范圍盡可能大。解析：(1)因?yàn)橹挥幸粋€(gè)4V電壓，故電流表應(yīng)選用 的A2，電流表應(yīng)選03V的V1，因V2量程015V遠(yuǎn)大于4V，讀數(shù)不準(zhǔn)。 (2)如圖6采用分壓電路可使電壓范圍調(diào)整在03V之間，而此時(shí) ，所以采用電流表外接法測(cè)量較精確。 答案：(1)C、D (2)見(jiàn)圖6 對(duì)于上個(gè)例子的點(diǎn)評(píng) 由以上例子可以看出，用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，由以上例子可以看出，用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，在設(shè)計(jì)電路及實(shí)物連線時(shí)，要特別注意兩點(diǎn)：在設(shè)計(jì)電路及實(shí)物連線時(shí)，要特別注意兩點(diǎn)：一一是電流表應(yīng)內(nèi)接還是外接；二是滑動(dòng)變阻器采用是電流表應(yīng)內(nèi)接還是外接；二是滑動(dòng)變阻器采用限流還是分壓限流還是分壓。對(duì)前者應(yīng)著重從減小誤差的角度對(duì)前者應(yīng)著重從減小誤差的角度去考慮；既要考慮去考慮；既要考慮減小誤差減小誤差(使待測(cè)電阻上使待測(cè)