电学实验仪器接法

电学实验仪器接法
基础回顾 （一）、电流表的外接法和内接法：
1.电流表的外接法和内接法的对比讨论如下表所示
外接法
内接法
电路图
误差原因
电压表分流作用
V R I I I +=测 电流表分压作用
A R U U U +=测
电阻测量值
x V
R R
R I I U I U R <+=
=
测
测测
测量值小于真实值
x R
A
R R I U U I U R >+=
=
测
测测 测量值大于真实值
适用条件
x V R R >> 测量小电阻 x A R R << 测量大电阻
2.电流表外接法和内接法的选择方法 （1）定量判定法：
若已知待测电阻的阻值为x R ，电流表的内阻为A R ，电压表的内阻为V R ，则当x V R R >>或者
A
x x V R R
R R >时，选用“外接法”； 当x A R R <<或者A
x x V R R
R R <时，选用“内接法”.两种接法可以简单概括为“小外偏小，大内偏大”. （2）临界值法：令A V R R R =
0，当0R R x >时用内接法；当0R R x <时用外接法
（3）试触法：
如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图8-3-1将电压表的左端接a 点，而将右端第一次接b 点，第二次接c 点，观察电流表和电压表示数的变化.若电流表示数变化明显，说
明电压表的分流作用大，被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化明显，说明
电流表的分压作用大，被测电阻是小电阻，应该用外接法测量.（这里所说的变化是指相对变化，即ΔI/I 和ΔU/U ）. （二）、滑动变阻器的限流接法和分压接法 1.
限流接法
分压接法
对比说明
两种接法电路图
串并联关系不
同
负载L R 上电压调节范围（忽略
E U R R E
R L L ≤≤+0
E U ≤≤0
分压电路调节范围大
图8-3-1
电源内阻）
负载L R 上电流调节范围（忽略电源内阻） L
L R E
I R R E ≤≤+0
L
R E
I ≤
≤0 分压电路调节范围大
闭合开关S 前滑动触头的位置
b 端
a 端
都是为了保护
负载L R
2. 1）负载的电压或电流要求从零开始连续可调；
2）当负载的电阻R L 远大于滑动变阻器的最大值R 0，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.这种接法线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.
3）若采用限流接法，负载的实际电压（或电流）的最小值仍超过负载的额定值时，只能采用分压接法.在安全（滑额I 够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超额定值，电源不过载）、有效（调节范围够用）的前提下，若0R R x <，原则上两种电路均可采用，但考虑省电、电路结构简单，可优先采用限流接法；而若0R R x >>，则只能采用分压接法. 例题1 如图8-3-2,为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的
器材实物图，器材规格如下:
A. 待测电阻Rx (约100Ω) ;
B.直流毫安表 ( 量程0～10mA ，内阻约50Ω);
C. 直流电压表( 量程0～3V ，内阻约为5K Ω);
D. 直流电源( 输出电压4 V ，内阻可不计);
E. 滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，允许最大电流1A) ;
F. 开关一个，导线若干条.
根据器材的规格和实验要求，在方框中画出实验的电路图，并在本题的实物图上连线. 题型一：电阻测量电路的选取 1.伏安法测电阻的电路选择
①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若R x 较小，宜采用电流表外接法；若R x 较大，宜采用电流表内接法． ②临界值计算法：
R x ＜R V R A 时，用电流表外接法． R x ＞R V R A 时，用电流表内接法． ③实验试探法：按右图接 好电路，让电压表接线
柱P 先后与a 、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法． 2．本章两个测电阻实验的测量电路的选取
本章实验《测定金属丝的电阻率》和《描绘小灯泡的伏安特性曲线》中由于所测金属丝和小灯泡的电阻都较小，故都采用了电流表的外接法． 题型二：控制电路的选取
滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法 1．下列三种情况必须选用分压式接法
①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路)，即大范围内测量时，必须采用分压接法．
②当用电器的电阻R L 远大于滑动变阻器的最大值R 0，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．因为按图(b)连接时，因R L≫R0＞R ap，所以R L与R ap的并联值R并≈R ap，而整个电路的总阻约为R0，
那么R L两端电压U L＝IR并＝U
R0·R ap，显然U L∝R ap，且R ap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于
观察和操作．
③若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法．
2．下列情况可选用限流式接法
①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法．
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法．
③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式接法．3．本章两个有关伏安法测电阻的实验中控制电路的选取
(1)实验《测定金属丝的电阻率》中采用滑动变阻器的限流式接法；
(2)实验《描绘小灯泡的伏安特性曲线》中由于电压要从零开始调节测多组数据，故采用滑动变阻
器的分压式接法．
例2 某同学若采用伏安法测量某待测电阻(约10 Ω)，其能够使用的器材如下：电源(电动势约6
V)、电压表(量程3 V，内阻约5 kΩ)、电流表(量程0.6 A，内阻约0.5 Ω)、滑动变阻器(0～10 Ω)、
开关一个、导线若干．他采用了如图所示的实验电路图，他的实验是否可行？若不可行，请你设
计一个更好的实验电路图．。