8-4伏安法测电阻.ppt

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1、8-4 伏安法测电阻,根据部分电路欧姆定律 可知，只要测出被测电阻两端的电压 U 和流过该电阻的电流I ，就可求出电阻 R 的大小。,一、伏安法测电阻的原理,二、伏安法测电阻的电路组成,测量电路,控制电路,(2)结论: 电流表内接法：电流为真实值，电压偏大 据RU/I，测量值大于真实值,1. 电流表内接法,(1)使用条件:,RX RA 时,2. 电流表外接法：,(1)使用条件:,RX RV 时,(2)结论:,电流表外接法：电压为真实值，电流偏大 据RU/I，测量值小于真实值,一、待测电路的选择：,外接法,内接法,误差来源,测量结果,测量条件,伏特表的分流,电流表的分压,R真R测,R真R测,RR

2、A,RRV,伏安法测电阻,例1. 用内阻为3000的电压表和内阻为10的电流表测电阻，在图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60V，电流表的示数都是0.2A，则R1的测量值为 ，真实值是 ，R2的测量值为 ，真实值是 。,300,290,300,333,1.（1）某同学用伏安法测电阻Rx两测量电路图电流表分别为内接和外接，其他条件都相同若用甲图电路，两表读数分别为2.00 V和0.30 A；若用乙图电路，两表读数为1.51 V和 0.31A为了使测出的电阻值误差较小，实验应选用图_所示电路选用此电路的测量值比真实值_（偏大或偏小）,乙,偏小,练习,2.一个未知电阻,无法估计其电阻值,某同学用伏

3、安法测量此电阻,用如图(a)(b)两种电路各测一次,用(a)图所测数据为3.0V、3.0mA,用(b)图测得的数据是2.9V、4.0mA,由此可知, 用 图测得Rx的误差较小,测量值Rx= .,（a）,1000,3.如图所示电流表和电压表的读数分别为10V和0.1A,电压表内阻为500,那么待测电阻R的测量值比真实值 ,测量值为 ,真实值为 .,小,100,125,练习,实验连线的基本方法,连线时把导线接在接线柱上； 电表的正负接线柱，从电表的正接线柱流入， 从负接线柱流出；电表的内外接法 滑动变阻器应处于有效的控制状态 （限流或分压，接通电路后，应使电表读数最小） 开关的连接（应在干路上，闭

4、合前电表读数为零）,Rx,二控制电路的选择,控制电路分为限流式和分压式两种,滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、方便性、节能性原则综合考虑，灵活择取。,滑动变阻器的连接方式,1.限流式,图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围,限流式电路的特点:,1.电压不能从零开始调节,调节范围较小. 但电路结构较为简单.,2.电能损耗较小.,2.分压式,图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围,分压式电路的特点:,1.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂.,2.电能损耗较大.,滑动变阻器的连接方式,限流式,分压式,可调范围,变阻器,电能损

5、耗,较大阻值,较小阻值,较小,较大,滑动变阻器的连接方式,下列三种情况必须选用分压接法 (1)要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时必须采用分压接法。 (2)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值R，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法。 (3)若采用限流接法，电路中实际电压(电流)总是超过实验仪器的量程时，只能采用分压接法。 若没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流接法。,A.010V B.020V C.1020V D.2030V,在图中,AB间的电压为30V,改变滑动变阻器触头的位置

6、,可以改变CD间的电压,UCD的变化范围是( ),C,1.电路结构：,完整的实验电路包括三个部分：, 测量电路 控制电路（变阻器、开关） 电 源,2.分析方法:, 测量电路, 控制电路,定内外接法,定分压限流电路,三、电路设计及仪器选择：,准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值 的相对误差，电压表、电流表在 使用时尽可能使指针接近满量程， 若指针偏转不到满偏角度的/3， 读数误差较大。 安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器， 用电器的电流不能超过其允许的 最大电流。 便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑 供电电压的变化范围是否满足 实验要求，又要注意便于操作。,3、基本原则：,精确性,安

7、全性 可操作性。,三、电路设计及仪器选择：,经验总结：,1、关于电流表内外接：,大内大，小外小。,2、关于分压与限流：,考试多数考分压； 实验要求电压从零开始取的。,3、关于滑动电阻器的选择：,分压时选小的；限流时选大的。,4、关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置,分压打到最小；限流打到最大值。,应用举例,解析：(1)器材选择(测量电路),从减小电表读数引起的偶然误差的角度考虑，两电表及电表与电源间的配置要合理。注意到电源电动势远小于电压表V2的量程，而跟电压表V1的量程较接近，若选用电压表V2来测量电压，其最大偏转量达不到量程的1/3，读数时偶然误差太大，所以选用V1较恰当；而此时通过电流表的

8、最大电流 ，因此，电流表A2与V1配置较好。又因为 所以测量电路应选内接法。,(2)电路选择(控制电路) 电路选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角度考虑。若采用限流电路控制，注意到测量部分的总电阻约为25k ，远大于滑动变阻器的总电阻(1 k)，要保证电表安全，变阻器分得的电压至 少为5V， 阻值应调到12.5 k， 显然， 限流不能起到保证电表 安全的作用，更不能进行有效 调节，所以，只能采用分压电路 控制，实验电路如图所示。,E,R,r,Rx,v1,A2,S,欲用伏安法测定一段电阻丝的电阻，其阻值约为12，要求测量结果尽量准确，并且电压、电流测量范围尽可能大一些下列器材中电流表应选用

9、的是（填选项代号，下同） ，电压表应选用的是 ，滑动变阻器应选用的是 在下面的方框内画出应采用的电路图 A电池组E（6V，内阻很小） B电流表A1（03A，内阻0.0125） C电流表A2（00.6A，内阻0.125） D电压表V1（03V，内阻3k） E电压表V2（06V，内阻6k） F滑动变阻器R1（05，2A） G滑动变阻器R2（01000，1A） H电键、导线,A2,V2,R1,用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:,A.待测电阻Rx：范围在58，额定功率1W B.电流表A1：量程00.6A（内阻0.2） C.电流表A2：量程03A（内阻0.05） D.电压表V1：量程00.

10、6A（内阻3K） E.电流表V1：量程00.6A（内阻15） F.滑动变阻器R：0100 G.蓄电池：电动势12V H.导线，电键. 为了较准确的测量，并保证器材安全，电流表应选 ，电压表应选 ，并画出电路图。,由 Rx知，应选外接法,先确定测量电路,额定电流Im= 0.45A，应选电流表A1,额定电压Um= 2.8V，应选电压表V1,由R=10010Rx知，应选择限流式电路,再确定控制电路,其电路图如图所示。,分析：,1-4 如图为用伏安法测量一个定值电阻丝阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：,待测电阻丝Rx(约100). 直流毫安表(量程010mA,内阻50). 直流电压表(量程03

11、A,内阻5k). 直流电源(输出电压4V，内阻可不计). 滑动变阻器(阻值范围015，允许最大电流1A). 开关一个，导线若干.,根据器材的规格和实验要求， 在本题的实物图上连线.,【解析】1、先确定测量电路：在电表接法上因为Rx与毫安表内阻(50)较接近，而远小于电压表内阻(50)，故应采用电流表外接法.,2、再确定控制电路：本实验要求多测几组数据， 并且有较大变化范围，由于Rx大于变阻器全部 电阻，所以必须采用分压电路(如图10-4-12).,1-6 一只小灯泡，标有“3V、0.6W”字样。现用右下图给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1。（滑动变阻器最大阻值为10；电源电动势为12V

12、，内阻为1；电流表内阻为1，电压表的内阻为10k）。 （1）在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用 （选填“内接”或“外接”）法。滑动变阻器的连接方式应采用 （选填“分压式”或“限流式”） （2）将你所设计的实验电路图（尽量减小实验误差）画在左下方的虚线框中。,外接,分压式,（3）用笔画线当导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路（图中有三根导线已经接好）。开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最 端 （选填“左”或“右”）。 （4）若小灯泡发光暗时的电阻为R2，你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系为：R1 R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）,解：（2）电路如图

13、所示,左,大于,1-8 某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx：电源E，适当量程的电流表电压表各一只，滑线变阻器R，电阻箱RP，开关S1、S2，导线若干。他设计的电路图如图（a）所示，具体做法：先闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1，U1；再保持RP阻值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2,（1）写出被测电阻Rx= （用电表的读数表示）； （2）此实验中因电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，使被测电阻的测量值 真实值（选填“大于、小于或等于”）,（1）先闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1，U1；

14、设电压表内阻为RV,再保持RP不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数 为I2、U2。,（2）被测电阻的测量值 真实值。,“等于”,题目,解:（3）,实物图连线如图示,（3）请你帮他按电路图在实物图（b）上连线；,解析见下页,解：,S2向1闭合有,S2向2闭合有,没有系统误差的伏安法测电阻,用欧姆表粗略测得该金属丝的电阻约为2 ，另外,实验室内还提供了下列器材供重新测定该金属丝的电阻使用：,A.电源E（电动势为3.0V ，内阻不计） B.电压表V（量程为0 3.0V ， 内阻约为2k）,C.电流表A（量程为00.6A ，内阻约为1） D.滑动变阻器R（最大阻值10，额定电流2.0A） E.开关S

15、一个,导线若干,为获得尽可能高的实验精度，请你利用上述器材设计一个测定金属丝电阻的实验电路，并把实验原理图画在右侧的方框中。,1、测量电路：电流表外接法 2、控制电路：滑动变阻器为限流器,解：,实验原理图如图示：,用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1，伏特表的量程为3V，内阻为几K ；电源的电动势为6V，变阻器的阻值为020 。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。,解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：,2008年高考理综天津卷 22.(2),22. (2)用下列

16、器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将实物图连线成为实验电路。 微安表A(量程200A，内阻约200 )； 电压表V(量程3V，内阻约10k )； 电阻R0 (阻值约20k )； 滑动变阻器R(最大阻值50 ，额定电流1 A) 电池组E(电动势3V，内阻不计)； 开关S及导线若干。,解：,测量电路：从题目中给的电压表的内阻和电流表的内阻以及待测电阻R0的阻值（很大）可以判断测量电路要用伏安法的内接法，,控制电路：变阻器的电阻比较小，所以采用分压法。,实物连接如图,例3、为了测定电流表A1的内阻r1的精确值，实验室给出了如下器材：,(1) 要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数

17、据，尽可能减少实验误差。在虚线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所选用器材的代号。,例3、为了测定电流表A1的内阻r1的精确值，实验室给出了如下器材：,分析与解答： (1) 器材选择(测量电路) 因为电压表的量程为电源电动势的 5 倍，所以该电压表与电源不相配，不能选用该电压表来测量电压。而电流表 A1 和 A2 可以配置，因此将电流表 A2 跟定值电阻配合起来可以当电压表使用，测量电路应为：,电路选择(控制电路) 题目要求电流表A1的示数从零开始变化，多测几组数据，所以滑动变阻器应用分压接法。用总阻值较小的滑动变阻器调节方便，故应选R1，电路图为：,(1) 要求电流表A1的示数从零开始变化

18、，且能多测几组数据，尽可能减少实验误差。在虚线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所选用器材的代号。,(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所测电流表A1的内阻r1的表达式为：r1=_。式中各符号的意义是：_。,(2) 利用电流表A1测出自身电流I1，电流表A2测出通过A1和R0的总电流I2，根据并联电路的关系有I1r1=(I2I1)R0 ，解得,1用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001000 )： 电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V； 电压表V1，量程为1.5V，内阻r1 = 750 ； 电压表V2，量程为5V，内阻r2 = 2500 ； 滑线变阻器R，最大阻值

19、约为100 ； 单刀单掷开关S，导线若干。 (1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题中的相应的英文字母标注)。 (2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=_。,练习,2现有以下器材： 电压表 V1 (量程3V，电阻约几千欧)， 电压表 V2 (量程6V，电阻约几千欧)， 定值电阻 R1 (3.0k)， 滑动变阻器 R (0100 )， 直流电源 (约6V，内阻不计)， 开关、导线若干。 要求利用这些器材来测量电压表V1的内阻值，请在下边的方框内画出实验电路图；若用

20、已知量和直接测得的量来表示电压表V1内阻，则表达式为 r =_。式中各测得量的物理意义是：_。,外接法,内接法,误差来源,测量结果,测量条件,伏特表的分流,电流表的分压,R真R测,R真R测,RRA,RRV,伏安法测电阻,还有其他方法可以测电阻吗？,(2) 两只同种电表，已知其内阻,已知内阻的电流表可以当电压表使用，一般用来测阻值较小的电阻两端电压(小电压)，已知内阻的电压表也可以当电流表使用，一般用来测小电流。,三、伏安法测电阻的方法,(1)电流表和电压表各一个，知道其内阻的大约值,1测量电路的选择,内接法,外接法,(2) 两只同种电表，已知其内阻,(3) 两只同种电表，内阻都未知，需要一个电

21、阻箱或一定值电阻就能测量电表的内阻,半偏法测电阻与电流表改装成伏特表和安培表,一 、实验目的： 用半偏法测量一个灵敏电流为Ig 的电流表的内电阻 R ，并将它改装成一个量程为 v (I)的电压(安培表)，并校准该改装表。,电原理图,二 、工作原理,若主回路电流恒定不变，当两支路电流各分摊总电流的一半时，则这个支路电阻相等。用电阻箱 R2 的可读阻值去替代被测电流表的内阻值 Rg 。,三 、实验仪器,现备有如下器材： A. 电流表（量程0 100 A，内阻约为100 ） B. 电阻箱（范围O 10 ） C. 电阻箱（范围0 9999 ） D. 电阻箱（范围0 99999 ） E. 滑动变阻器（范

22、围0 200 ） F. 电源（电动势3 v ，内阻不计） G. 开关和若干导线,四 、实验要求：,1. 仪器的规格与量程的选择。 2. 线路的连接。 3. 实验中读得 R2 的阻值为100 ，若将此电流表改装成量程为 3v 的电压表，应 串 联一个阻值为 29900 的电阻。 4. 若用此改装表去测量一稳恒电压，则测量值和真实值相比 偏小 （填“偏大”或“偏小”） 。,五 、实验步骤：, 接通s1 ，调节R1 ，使电流表指针偏转到满刻度； 再接通s2 ，调节R2 ，使电流表指针偏转到满刻度的一半； 读出 R2 的阻值，即认为电流表的内阻 Rg = R2 。,分析与解答： （）为了控制主回路的电

23、流强度，主回路中调整和控制电流的电阻 R1 应选阻值较大，调节范围较宽的电阻， R1 应选调节范围为 0 99999 的电阻箱。电流表的电阻一般在 100 左右，用半偏法测电流表的电阻时，与电流表并联分流的电阻用只要略大于电流表电阻的电阻箱即可， R2 应选调节范围为 0 9999 的电阻箱。,（ 、） 实验中若读得 R2 的阻值为100 ，则电流表的电阻 Rg = 100 。由于R2 与电流表并联后，R2 调整到电流表半偏时，回路的总电阻减小，主回路中的电流将大于电流表的满偏电流 Ig ，而通过电流表的电流为 Ig/2， 则通过R2 中的电流将大于Ig/2，故电阻箱 R2 此时的阻值应比电流表的电阻 Rg 小一些，所以用半偏法测得的电流表的电阻值小于实际值，由此计算出的电流表的电压降 vg （= IgRg ）也偏小，若将此电流表改装成量程为 3v 的电压表，则量程的扩大倍率 n （= v/vg = 3/10-4100 = 300） 偏大，则串联分压电阻 R2 = （n - 1）Rg = （300 - 1）100 = 29900故由此倍率计算的串联分压电阻也偏大，所以降落在电流表上的电压偏小。,实物连线(电路连接) 如下图所示：,校准电路如下图所示：,