高中物理電阻的測量專題分析

1、電阻的測量”專題分析電阻的測量是電路知識的綜合應用， 這類題目的解決往往要涉及到電流表內(nèi)接法和外接 法的選擇、滑動變阻器限流接法和分壓接法的選擇、儀器和量程的選擇以及實物連線等問題，是考查學生對電路的綜合分析能力和實驗能力的最佳題型之一，也是近幾年高考實驗題的熱點問題，應引起同學們的高度重視.下面就電阻測量中所涉及到的問題做一簡要分析，希望對同學們有所啟發(fā).一、電流表的內(nèi)接法和外接法.內(nèi)接法和外接法：伏安法測電阻的原理是：用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出通過電阻的電流， 利用部分電路歐姆定律算出待測電阻的阻值。用伏安法測電阻有兩種測量電路，圖1 （甲）中的接法叫電流表內(nèi)接法，圖 1 （

2、乙）中的接法叫電流表外接法。.誤差原因：由于電流表和電壓表接入后對電路的影響，不管采用內(nèi)接法和外接法都會產(chǎn)生測量誤差.內(nèi)接法的誤差是由于電流表的分壓作用，使得電壓表的測量值大于待測電阻兩端電壓的實際值， 導致待測電阻的測量值大于實際值 .外接法的誤差是由于電壓表的分 流作用，使得電流表的測量值大于通過待測電阻電流的實際值，導致待測電阻的測量值小于實際值.內(nèi)接法和外接法的選擇一般情況下，測量大阻值電阻時，電流表的分壓可以忽略，應采用電流表內(nèi)接法.測量R0 =RaRv ,若小阻值電阻時，電壓表的分流可以忽略，應采用電流表外接法.若遇到待測電阻的阻值 Rx既不太大又不太小時，可用求臨界阻值的方法來判

3、定：即先算出臨界電阻RxRo,則采用電流表內(nèi)接法.如果Rx、Rv、Ra的阻值關(guān)系 不知道，也無法粗略估計時，可應用試觸法判定.具體做法是：在如圖 2所示的電路中，改變電表的連接方式，拿電壓表的一個接線柱分別接觸M、N兩點，觀察電流表和電壓表的示數(shù)變化，如果電流表示數(shù)變化明丁號牛aa牛顯，說明電壓表內(nèi)阻對電路影響較大，應采用電流表內(nèi)接法.如果|廣、：j電壓表示數(shù)變化明顯，說明電流表內(nèi)阻對電路影響較大，應采用M:一一電流表外接法.【例題】欲測量一未知電阻 Rx,但不知其未知電阻約為多少，現(xiàn)采用如圖3甲、乙所示兩電路進行測試，閉合開關(guān)，甲圖中電壓表示數(shù)為2.9V,電流表示數(shù)為 4mA,乙圖中電壓表示

4、數(shù)為3V,電流表示數(shù)為 3mA,則下面對于 Rx的敘述正確的是（BCD）（甲）（乙）圖3A.采用甲圖誤差較小，Rx的測量值為725a.采用乙圖誤差較小，Rx的測量值為1000aC. Rx的真實值應在 7251000之間D.若電源內(nèi)阻不計，可知Rx的真實值為975a解：電壓表讀數(shù)差別不大，說明電流表分壓作用小，即電流表內(nèi)阻較小，所以用乙圖測量誤差小.若電源內(nèi)阻不計，由閉合電路歐姆定律得：甲圖： E=U 甲+I 甲 Ra=2.9+4 X 10-3Ra乙圖： E= U 乙=3=I 乙（Ra+Rx尸 4X 10-3（Ra+Rx）由得Rx=975 Q二、供電電路中滑動變阻器的限流接法和分壓接法被測電路對

5、供電電壓或供電電流有一定的要求，為滿足這一要求，供電電路一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成，滑動變阻器在電路中有兩種連接方式：.限流接法如圖4為滑動變阻器的限流接法.它的連接方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串RxR0聯(lián).該接法對外供電電壓的調(diào)解范圍是：RxE E ,為了保護負載，閉合電鍵前滑動觸頭應滑到b點.分壓接法如圖5是滑動變阻器的分壓接法.它的連接方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而 待測電阻與滑動變阻器的一部分電阻并聯(lián).該接法對外供電電壓的調(diào)解范圍是：0E ,為了保護負載，閉合電鍵前滑動觸頭應滑到b點.兩種接法的比較：分壓接法電壓調(diào)解范圍大，限流接法電壓調(diào)解范圍小，但限流

6、接 法電路耗能小.兩種接法的選擇滑動變阻器的兩種接法都能控制調(diào)解負載的電流和電壓，但在相同條件下調(diào)解效果不 TOC o 1-5 h z 同，實際應用中要根據(jù)具體情況恰當?shù)剡x擇限流接法和分壓接法(1)通常情況下(滿足安全條件)，由于限流電路能耗較小，電路結(jié)構(gòu)簡單，因此應優(yōu) 先考慮.(2)為了便于調(diào)解，在待測電阻的阻值與滑動變阻器的阻值相差不大的情況下應選擇 限流接法；在待測電阻的阻值遠大于滑動變阻器阻值的情況下應選擇分壓接法(3)在下列情況下必須采用分壓接法：要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)解，只有分壓接法才能滿足如果實驗所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，

7、無論怎樣調(diào)解，電路中實際電流(或電壓)都會超過電表量程或元件允許的最大電流(或電 壓)，為了保護電表或其它元件，必須采用分壓接法伏安法測電阻實驗中，當滑動變阻器的阻值遠小于待測電阻時，若采用限流接法，待測電阻上的電流(或電壓)變化很小，不利于多次測量取平均值或用圖象法處理數(shù)據(jù)，也起不到保護用電器的作用.為了在上述情況下盡可能大范圍地調(diào)解待測電阻上的電流(或電 壓)，應選擇分壓接法.三、儀器及量程的選擇.儀器的選擇一般應考慮三方面的因素：(1)安全性：如各電表的讀數(shù)不能超過量程，電阻元件的電流不應超過其最大允許電流等.(2)精確性：如選用電表量程應考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在

8、使用時，要盡可能使指針接近滿刻度的量程，其指針應偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3以上，使用歐姆表時，宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位(3)操作性：如選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調(diào)解，滑動變阻器調(diào)解時應用到大部分電阻線，否則不便于操作.選擇器材的步驟：（1）根據(jù)實驗要求設計合理的實驗電路；（2）估算電路中電流和電壓可能達到的最大值，依次選擇電壓表和電流表及量程；（3）根據(jù)電路選擇滑動變阻器 .四、實物圖連接的一般步驟畫出實驗電路圖；分析各元件連接方式，明確電壓表和電流表量程；依照電路圖，把元件符號與實物一一對應，再連接實物.一般的連接方法是：從電源正極出發(fā)，沿

9、電流方向把元件一一連接，最后連到電源負極上，按先串聯(lián)后并聯(lián)，先干路后支路的順序；檢查糾正.連接電表應和電流表要注意正負接線柱不能接錯，各導線都應接在接線柱 上，不應在導線中間出現(xiàn)分叉 .五、綜合分析例1 . （1997年全國高考題）某電壓表的內(nèi)阻在2050k 之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實驗室可提供下列選擇器材：待測電壓表（量程3V）電流表A 2（量程5mA）滑動變阻器R（最大值1kQ）（1）所提供的電流表中，應選用電流表A1（量程200 O電流表 A 3（量程0.6A）電源E （電動勢4V）,電鍵S,導線 （填字母代號）.（2）為了盡量減小誤差，要求多測幾組數(shù)據(jù)，試在方框圖中畫出符合要求的實驗電路

10、圖（其中電源和電鍵已連好）.分析：待測電壓表量程為3V,內(nèi)阻RV在2050kQ之間，U 3由此通過電流表的取大電流為I =4a=150（iA,R 2 104所以選電流表A1在使用滑動變阻器時，若采用限流接法，電壓表所分電壓至少為一ERv4 20Uv =V =3.8V ,超過了待測電壓表的量程R Rv 1 20因此滑動變阻器應采用分壓接法.其實驗電路圖如圖6所示.例2.測一個阻值約為 25kQ的電阻，備有下列器材A .電流表（量程 100pA,內(nèi)阻2k）B.電流表（量程 500 A,內(nèi)阻300 Q）C.電壓表（量程 10V,內(nèi)阻100k Q）D.電壓表（量程 50V,內(nèi)阻500k Q）E.直流穩(wěn)壓電源（電動勢15V,允許最大電流1A）F.滑動變阻器（最大電阻1kQ,額定功率1W）G.導線若干.（1）電流表應選 ,電壓表應選 .（2）畫出測量Rx的電路圖.（3）用實線表示導線，將圖中選定的器材連接成實驗電路0分