电阻伏安特性的测量教案

6、根据前述系统误差最小原理选择合适的连接方法；
7、测量碳膜电阻和小灯泡的伏安特性数据；
8、根据测量数据在坐标纸上绘制伏安特性曲线。
四、实验数据作图规范
（一）作图规范
1、作图和列表都应真实反映测量结果，不应扩大或缩小测量精度；
2、根据需要选择合适的坐标纸；这里我们选择直角坐标纸就可以。
3、坐标轴的标注要反映待测物理量的名称及单位；
金属膜电阻同样是利用真空喷涂方法，只是将碳膜换成了金属膜，同时在瓷棒两端也镀上贵金属。显然它比碳膜电阻要贵，但是它的精度更高。
这两种电阻都是喷膜，有时候也统称为薄膜电阻。
绕线电阻是用高阻合金线在绝缘骨架上缠绕而成，外面再涂上耐热的绝缘层或绝缘漆。
水泥电阻实际上是一种方形的绕线电阻，外面涂上耐热、耐湿、耐腐蚀的材料进行保护，然后整体放在一个瓷框内，用特殊的水泥填充。
设计依据：一个基本原则，要求测量结果的系统误差最小。
误差公式：
第一种，内接法：
第二种，外接法：
误差曲线：以待测电阻作为横轴，以系统误差作为纵轴，假设安培表内阻和伏特表内阻确定，得到这两种接法的系统误差曲线。
从曲线中可以看出，内接法系统误差随着待测电阻增大而减小，外接法系统误差随着待测电阻增大而逐渐增大。两条曲线交点，代表内接法和外接法的系统误差相同，而这个交点的横坐标就是 。
不论测电压、电流，还是电阻，总有一个表笔要插在这个插孔，一般接黑表笔。
右上角插孔标的是VΩHz表示什么呀？测电压、电阻和频率时红表笔都要接在这个插孔。
左上角标有10A的插孔，表示这是一个大电流档，只有测几个安培的电流时红表笔才接在这儿。
中间靠左侧标有mA的插孔，表示测小电流时红表笔要接在这儿。
功能转盘：手柄上黄色的点指向不同的区域，也就代表执行不同的功能。
二、数字万用表使用方法
万用表包括数字万用表和模拟万用表，实验室用的是3位半的数字万用表，其它的万用表与这个大同小异。
外观：显示屏、电源开关、功能转盘、测量插孔等。
重点要了解三个方面内容：是什么，能干什么，怎么用。
测量插孔：用来连接两支表笔，一般是一红一黑。共有四个插孔，有的表是3个插孔，但其中总有一个是标着COM，通用接口。
举例：电阻，红色，黄色，棕色，金色，所以阻值是24×101欧姆，误差是5%。
如果是五色环，不同点就是前3环代表有效数字，第四环代表乘以10的幂次，同理最后一环代表误差，只是它的误差不仅仅是金银这样两种颜色，还包括其它6种。
（三）电阻阻值计算器
现在网上有很多色环电阻阻值计算器，可以通过阻值查色环：输入数值，软件会自动列出颜色分布；点选颜色分布，软件会解析阻值。
六、课后作业
1、完成实验报告，注意数据记录表中的有效数字记录方法，电阻的有效数字计算方法和作图规范。
2、研究晶体二极管和三极管的伏安特性曲线。对于三极管来讲，一般我们是分别测量它的输入和输出特性曲线。
幻灯片1
板书：
电阻元件伏安特性测量
共3min
幻灯片2，1’20”
讲述
幻灯片3，40”
幻灯片4，50”
这两种电阻不论怎么封装，都是用电阻丝绕成的，所以都有电感效应，也就都不适合在高频电路中使用。
贴片电阻是一种金属玻璃铀电阻，它的本体是由钌系列玻璃铀材料经过高温烧结而成，特点是体积小、精度高，高频性能好。
以上这5种电阻都是线性电阻，它们的制作方法不同，使用领域也不同。
还有几种非线性电阻。
比如热敏电阻是一种对温度极为敏感的非线性电阻，可以用来制作热敏电阻温度计。
4、坐标轴的分度要反映测量仪器的精度；
原则就是凡是准确的数在坐标轴上都要能找到，凡是估读的数必须在两个坐标线之间。
5、数据点要用＋×⊙△□等标注。点的大小应该是3倍精度大小。
6、同一数据系列采用同一符号，不同数据系列采用不同符号标注；
7、标注图名、图例、环境条件、作图人等信息；
8、校准曲线连成折线，其余一般连接成平滑曲线。
举例：碳膜电阻，100欧姆，功率是2w。小灯泡的额定电压和额定功率，12V，1.5w，可以算出正常工作时阻值大概是多少。
2、电压确定：检查电源，直流还是交流，最大输出电压是多少。目的是为了确定万用表电压档的量程。还要注意，电源输出电压不能超过灯泡的额定电压，否则灯泡会烧掉。
3、电流确定：有了电阻阻值的估计和电源电压的最大值的判断，大致确定电路中通过元件的最大电流，确定万用表电流档的量程
幻灯片14，2’35”
板书公式
公式的推导过程见教材
自行推导该点坐标
幻灯片15，1’
要求见实验报告纸
板书：四、作图规范
4min
幻灯片16，3’40”
幻灯片17，30”
幻灯片18，40”
幻灯片19，1’
举例
电压0.67V，电流6.7mA，电阻多少？
写100是不对的。
课后摘要：
颜色含义：黑、棕，红橙黄绿蓝紫，灰白、金银。前面十种颜色代表10个阿拉伯数码，也就是0~9，后面的金色和银色代表误差。怎么记呢？
讲解口诀。
颜色分布含义：以四环法为例。四个环间距是不等的，一般误差环距离其它环要远一些。找到误差环以后，把误差环放在自己的右手，从左边开始，第一环代表阻值的第一位有效数字，第二环代表阻值的第二位有效数字，第三环代表乘以10的多少次方，也就是10的幂次，刚才说了最右边一个环代表阻值的误差。
4’30”
幻灯片8，3’
操作演示
大家拿起桌面上的表一起来看
提问：Component Object Model
幻灯片9，40”
幻灯片10，15”
幻灯片11，5”
板书：三、实验设计
7’10”
幻灯片12，50”
幻灯片13，2’40”
提示：
自行分析碳膜电阻阻值。
颜色是棕黑棕101
答案：100欧姆
板书：
1.5/12=0.125A
理论说明：根据系统误差最小的基本原则，可以得出只要 大于 ，采用内接法要好，而 小于 ，采用外接法要好。
（四）实验要求
1、先估计待测电阻阻值大小；
2、判断电源输出电压范围；
3、估算电路中实际通过的最大电流；
4、确定万用表作用，并选择合适的电压档或电流档；
5、用万用表测量所选择电压档的内阻和电流档的内阻；
（二）作图示例
小灯泡伏安特性曲线图，重点了解坐标轴怎么分度？一个小格代表多少？数据点怎么描？曲线怎么连结？
五、总结
知识：常见电阻的分类和碳膜电阻的色环标识方法。
基本技能：数字万用表的使用方法。
能力素质：实验分析能力、实验设计能力、数据作图能力。
情感态度与价值观：什么是大学、什么是大学生、什么是大学的思维方式。
左侧是电容档。正上方表示的就是电阻档。
要说明的是每个档位所显示的数值，都是该档能够测量的最大值，也就是量程。如果超过量程，万用表会自动保护。
演示如何测量电压、电流和黑表笔接到对应插孔，转动手柄指向需要的档位。再将两个表笔尖端插入到插座插孔中，读出电表显示的数值。
光敏电阻是对光线强弱极为敏感的一种非线性电阻，可用来制作可见光、红外光、紫外光的光强传感器。
压敏电阻是对电压变化极为敏感的一种非线性电阻。当电阻上的电压在某一范围时，它的阻值是无穷大，电路相当于断路；当电压略高于上限时，它的阻值就会迅速下降，使电阻处于导通状态；所以可以用来做电阻开关。
这几种非线性电阻的阻值都会随着外界条件的变化而变化，可以把一些非电量转化成电学量进行测量，所以可以用作各种传感器。
最后强调实验数据作图的基本规范，培养学生严谨的实验作风。
重点要强调的就是四个一：一个常识、一个技能、一个思路和一个规范。
正课
一、电阻阻值色环标识方法
（一）电阻的分类
简介引入为什么要学习电阻，再介绍8种电阻器。5种线性电阻，3种非线性电阻。
碳膜电阻是利用真空喷涂方法在瓷棒上喷涂一层碳膜，外边再涂上环氧树脂进行密封。它的特点是阻值误差较大，但价钱便宜。
（板书）
一、电阻阻值色环标识方法
7min
幻灯片5，3’
教鞭指点
板书：钌
是一种类似于白金的多价稀有金属，灰色
幻灯片6，2’40”
设问？
与阿拉伯数字比较
8和0，5和2
结合幻灯片讲解
棕1红2橙上3，
4黄5绿6是蓝，
7紫8灰9雪白，
黑色是0要牢记。
板书：24×101
幻灯片7，1’
指示图板
板书：二、数字万用表的使用
（二）电阻阻值色环表示方法
电阻的最主要参数就是阻值大小，阻值的标识方法通常有直标法、文字符号法、数码法和色环法四种。
色环法是指在电阻封装的外表面上涂上一定颜色的环，来代表这个电阻的阻值。
常用的色环有四色环和五色环，五环法比四环法表示更精确，六环法只在特殊场合使用。色环法简单地说就是一种颜色与阻值的对应关系。所以首先要了解有几种颜色，每种颜色代表什么意思。
三是与中学的定性方法进行比较定量的测出电阻元件伏安特性曲线。
教学中首先从一些基本常识和基本技能入手，包括电阻阻值的色环标识方法和数字万用表的使用方法，为实验设计做好铺垫。
其次重点引导学生分析实验设备和实验条件，从减小实验系统误差的角度出发，科学的选择实验方法，设计实验电路。并与中学的实验方法进行比较，提升学生的分析和解决问题的思维深度。
注意：220V电压是很危险的，所以注意身体的其他部位不要触及金属部分，尤其是笔尖。
电流测量：做法的不同点只是手柄转到的档位不同，并且要把两个表笔串接到电路中去，也要防止大电流对自己的伤害。
电阻测量：测量电阻和测量电压的方法相同，只是档位不同。
三、]实验设计
（一）实验仪器设备
包括一个直流可调稳压电源（最高输出15伏），还有两块MS8265万用表和一些导线。待测元件是碳膜电阻和一个1.5瓦的小灯泡。