高中物理伏安法测电阻

(2) R'
RA RV 500
RX=100Ω, ∵RX＜R’ ∴采用电流表外接法
2、要用伏安法来测量一个电阻RX(约为25KΩ) 。器材如下： 直流电流表（0~50μA，内阻r=0.3kΩ) 直流电压表（０～１０Ｖ，内阻r=１００kΩ） 电源（１５Ｖ，额定交流１Ａ） 滑动变阻器（０～１ＫΩ，额定功率１Ｗ）导线，开关。 为使测量的结果达到较高的准确度， 则： (1)控制电路应采用限流电路还是分压电路? (2)电流表应选择内接法,还是外接法? ⑶画出实验电路图
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 (3.0kΩ)， 滑动变阻器 R (0～100 Ω)， 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：_______________________。
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。
解：选择的电流表，接入电路后，首先要安全，其次要准确．在最大电流不超 电流表量程的前提下，应尽量地使指针满偏或接近满偏．为了准确地选择该实 验所需的电流表，必须估算电路中可能达到的最大电流强度，估算时应抓住主 要矛盾，忽略次要因素．Imax＝ε/RV 因为忽略了电源内阻，电流表内阻，所以电路中可能达到的最大电流强度 一定小于200μA．如果仅从安全角度看，电流表A1，A2，A3均可，但从安全与 准确相结合的角度看，只能选用电流表A1。
1、滑动变阻器的接法和选择（控制电路）---简便性 2、电流表和电压表的选择（电表）---安全性和精确性 3、电流表的内外接 （测量电路）---精确性
例2.用伏安法测量某电阻的阻值，现有实验器材 如下： 待测电阻Rx（阻值大约为5Ω，额定功率为1W）； 电流表A1（量程为0～0.6A，内阻为0.2Ω）； 电流表A2（量程为0～3A，内阻为0.05Ω）； 电压表V1（量程为0～3V，内阻为3KΩ）； 电压表V2 （量程为0～15V，内阻为15KΩ）； 滑动变阻器R（0～50Ω）； 蓄电池（电动势为6V），开关、导线。 为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以 及操作方便，电流表、电压表应选择 ， 并画出实验电路图。
本着这三个原则，一般按照如下顺序选择电路和器材： 1、滑动变阻器的接法和选择（控制电路）---简便性、安全性 2、电流表和电压表的选择（电表）---安全性、精确性 3、电流表的内外接 （测量电路）---精确性
例1.有一电阻R,其阻值大约在40Ω至50Ω之间, 需进一步测定其阻值,现有下列器材： 电池组ε,电动势为9V,内阻忽略不计； 电压表Ｖ,量程为0至10Ｖ,内阻20Ω； 电流表A1,量程为0至50ｍＡ,内阻约20Ω； 电流表A2,量程为0至300mＡ,内阻约4Ω； 滑动变阻器R1,阻值范围为0至100Ω,额定电流1A； 滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700Ω,额定电流0.3Ａ; 开关Ｓ及导线若干． 实验中要求多测几组电流、电压值，为使实验正 常进行并减小误差，并要求滑动变阻器便于调节，在 实验中应选电流表 和滑动变阻器 ．
V x 测 V x
Rx R V RA Rx
(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。
A1 Rx A2 A1
或
Rx A2
v2 Rx v1
v1
或
Rx v2
(3) 两只同种电表，内阻都未知，需要一 个电阻箱或一定值电阻就能测量电表的内阻
Rx R V RA Rx
时，选用电流表内接法。由于该电路中
路所测电阻
R测
U Rx RA I
，比真实值Rx大了RA
②外接法
V Rx A
若 时，选用电流表的外接法，如上图所 示。由于该电路中电压表的读数U表示 Rx 两端电压， 电流表的读数 I 表示通过 Rx 与 RV 并联电路的总电 R R U 流，所以使用该电路所测电阻 R ，比真实 I R R 值 Rx 略小些。
例2、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：
器材名称
电流表 电流表 电压表 定值电阻
器材代号
A1 A2 V
器材规格
量程 300mA，内阻约为 5Ω 量程 600mA，内阻约为 1Ω 量程 15V，内阻约为 3kΩ 5Ω
R0
滑动变阻器
滑动变阻器 电源 导线、开关
R1
R2 E
0～10Ω ，额定电流为 1A
例.某电压表的内阻在20 kΩ～50 kΩ之间，现要测量 其内阻，实验室提供下列可选用器材： 待测电压表V(量程3 V)， 电流表A１(量程200 μA)， A1 V 电流表A2(量程5 mA)， 电流表A3(量程0.6 Ａ)， 滑动变阻器R(最大阻值1 kΩ)， ε 电源E(电动势4 V)， 电键S. (1)所提供的电流表中，应选用_____(填写字母代号). (2)为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试在图 中画出符合要求的实验电路图(电源和电键及连线已 画出).
练习
1．用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900～1000 Ω)： 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 Ω ； 电压表V2，量程为5V，内阻r2 = 2500 Ω ； 滑线变阻器R，最大阻值约为100 Ω ； 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=_______。
0～250Ω ，额定电流为 0.3A 电动势为 3V，内阻不计 若干
(1) 要求电流表A1的示数从零开始变化，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：________________。
1、 有一个量程为0～0.6～3安培的安培表（0～0.6 安培挡的内阻为0.125欧，0～3安培挡的内阻为0.025欧）， 一个量程为0～15伏的伏特表（内阻为1.5×104欧姆）， 一个滑动变阻器（电阻为0～200欧）， 一个电压为12伏特的蓄电池组， 一个电键和一些导线。 要使用这些器件用伏安法测量一个阻值约为几十欧的线圈 的电阻。 ⑴画出实验 应采用的电路 图。 ⑵在实物图中 画线，把所示 器件连接成电 路。
伏安法测电阻
一、实验原理
根据部分电路欧姆定律
U R= 可知，只要 I
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。
二、实验电路 三、实验器材
测量电路
控制电路
伏安法测电阻的电路选择
1．测量电路的选择
(1)电流表和电压表各一个，知道其内阻的大约值
①内接法
Rx
V
A
若
电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的总电 压，电流表的读数 I 表示通过Rx的电流，所以使用该电
限流： U U 0 RL U L 0
R RL
b.电流的调节范围
分压：
U0 IL 0 RL
U 0 U0 RL R RL
限流： I L
⑵从方便调节的角度来看
分压式接法以RL＞R尤其以RL＞＞R为优；而限流式 接法应以RL＜R或跟R相当，即RL≤R为宜。
⑶从节能方面来看 在满足负载需要的情况下，限流式电路消耗的总 功率小，电源负担轻；而分压式电路消耗的总功率大， 电源负担重。
⑷从电路结构上看
限流式电路简单，而分压式电路比限流式要复杂 得多。
两种接法的选择原则
⑴从实验的目的和要求上看
若需要大范围调压或需小电流调节，尤其是要求含0值的电 流、电压调节，那就非分压式接法莫属了。若仅仅是为了电路 的 安全，而对电压、电流的调节又没有特殊要求时，则选择限 流式接法还更简便、更节能一些。
分析： (1) RX>R ，因此采用分压式接法 R A
V
(2)
R' R A RV 0.3 100 5.5 K
RX=25KΩ
∴RX>R’
因此采用安培表内接法
四、选择器材和电路的一般原则
1．安全性原则：实验中要保证电流、电压值既不 超过仪表的量程，又不能超过变阻器、小灯泡、电阻 箱等器材所允许的最大值． 2．精确性原则：在不违反安全性原则的前提下， 尽量使测量结果更精确（减小误差）． 3．简便性原则：在不违反前两个原则的前提下，尽 量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便 ．
A1 Rx A2 Rx
v2
v1
2．控制电路的选择
控制电路分为限流式和分压式两种
变阻器的常规处理
将变阻器从滑动触点P分成两个部分，把一个完整的变阻器 看成是由两部分串联组成的，如下图所示。
P A R B
法的比较
⑴从调节范围来看 a.电压的调节范围
分压：UL=0→U0 可见：分压式 接法的最大优点是 它的调压（或调流） 范围宽，其次是它 的电压、电流范围 都包含0值且跟R无 关：而限流式接法 不仅调压（或调流） 范围较窄，而且其 电压、电流范围都 不含0值还跟R有关。