伏安法测电阻分压限流电路选择知识点讲座及练习题

一、伏安法测电阻1．原理：根据欧姆定律R ＝UI，只要测量出待测电阻R x两端的电压U及流过的电流I即可．2．测量器材：电流表、电压表3．电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝U x＋U A电压表分流I测＝I x＋I V电阻测量值R测＝U测I测＝R x＋R A>R x测量值大于真实值R测＝U测I测＝RxRVRx＋RV<R x测量值小于真实值适用条件R A≪R x R V≫R x适用于测量大电阻小电阻4、两种电路的选择①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内偏大，小外偏小”．②临界值计算法：当R x<R V R A时，用电流表外接法．当R x>R V R A时，用电流表内接法．③实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表的一根接线柱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．二、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法1．两种接法比较方式内容限流接法分压接法对比说明两种接法的电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E分压接法调节范围大负载R上电流调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER分压接法调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件2.两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．因为Rx小，限流式中滑动变阻器分得电压大，移动滑动触头调节范围大．(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)．因为Rx大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节3．两种接法的选择原则(1)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．(2)若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法．(3)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法．(4)若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法．4、典型题一、伏安法测电阻1、如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：待测电阻Rx阻值在900 Ω～1 000 Ω之间电源E 具有一定内阻，电动势约9.0 V电压表V1 量程2.0 V，内阻r1＝1 000 Ω电压表V2 量程5.0 V，内阻r2＝2 500 Ω电流表A 量程3.0 A，内阻r＝0.10 Ω滑动变阻器R 最大阻值约100 Ω，额定电流0.5 A开关S、导线若干（1）为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差，实验要求测量选用哪些电表？（2）画出余下的电路连线1.【答案】测量Rx阻值的电路如图解析由于待测电阻约为1 000 Ω，滑动变阻器阻值为100 Ω，且要使电表读数有较明显的变化，因此滑动变阻器应采用分压接法，由于加在待测电阻的最大电流约为10 mA，显然3 A的电流表不能用，因此将V1当作电流表使用．由于V1表的电压能够测量，故采用V1表内接法．时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化．请用实线代表导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路．2、某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：A．电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ)B．电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω)C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)D．电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ)E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A)F．滑动变阻器(最大值1 kΩ，额定功率1 W)G．电键和导线若干电流表应选____________，电压表应选____________．(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：①____________________________________________；②_____________________________________________.2.【答案】B C①电流表应采用内接法．②滑动变阻器应采用分压式接法．太阳能电池 + - B A ES R+ -+ - （a P Q（b 解析 最大电流I m ＝E R x ＝2025×103 A ＝800 μA ，故电流表应选B.电源电动势20 V ，电压表D 的量程为50 V ，测量误差过大，故应选C.①R 0＝R A R V ＝0.3×500 kΩ＝150 kΩ<R x ，故电流表应采用内接法．②由于滑动变阻器最大阻值比被测电阻小很多，为了便于调节和为了保证电表的安全，滑动变阻器应采用分压式接法．3．太阳能是一种清洁、绿色能源。

在上海举办的20XX 年世博会上，大量使用了太阳能电池。

太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能；在没有光照时，可以视为一个电学器件。

某实验小组通过实验，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I -U 特性。

所用的器材包括：太阳能电池，电源E ，电流传感器，电压传感器，滑动变阻器R ，开关S 及导线若干。

（1）为了描绘出完整的I -U 特性曲线，在图a 中A 处接________传感器，B 处接________传感器，并将图(a)连成完整的实验电路图。

（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图(b)的I -U 图像，图中PQ 为过P 点的切线。

由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻________（选填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V 时，太阳能电池的电阻约为______Ω。

答案．（1）电压；电流。

（2）很大；1.0×103（965～1040）。

4、碳膜电阻是在绝缘介质骨架上镀一层碳膜。

己知某碳膜电阻阻值约为10Ω，其结构如图实－8－9所示，现通过实验测定碳膜厚度，备用器材如下：图实－8－9A ．电流表(量程0～0.6 A ，内阻约0.2 Ω)B ．电流表(量程0～3 A ，内阻约0.03 Ω)C ．电压表(量程0～3 V ，内阻约30 k Ω)D ．电压表(量程0～15 V ，内阻约150 k Ω)E ．滑动变阻器(最大值为2 Ω)太阳能电池 + - B A E S R + -+ -F．滑动变阻器(最大值为20 Ω)G．滑动变阻器(最大值为200 Ω)H．学生电源(4 V)I．螺旋测微器J．游标卡尺实验主要步骤：(1)用伏安法较准确地测量电阻的阻值。

电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________。

(填标号)(2)在虚框中画出电路图(3)若测得电阻值为R，该材料的电阻率为ρ，则碳膜厚度的表达式为：d＝________(用R、D、L、ρ表示)。

[解析](1)电源电动势为4 V，故电压表选用0～3 V的C；电路中最大电流为I m＝U mR x＝3 V10 Ω＝0.3 A，故电流表选用0～0.6 A的A；可采用限流法接入滑动变阻器，其所需最大阻值为R m＝U m12I m＝3 V0.15 A＝20 Ω，故选用20 Ω的F。

(2)被测电阻为小电阻，故电路采用电流表外接法；电路无特殊要求，可采用限流法接入滑动变阻器。

电路如图所示。

(3)由电阻定律有：R＝ρLS，得：S＝ρLR，由于膜很薄，故可将其截面看成是矩形，其宽即为膜厚度，由几何关系得：d＝SπD＝ρLπRD。

5、用伏安法测量某一电阻R x 阻值，现有实验器材如下：待测电阻R x （阻值约5 Ω,额定功率为1 W ）；电流表A 1（量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω）;电流表A 2（量程0~3 A ，内阻0.05 Ω）;电压表V 1（量程0~3 V ，内阻3 k Ω）;电压表V 2（量程0~15 V ，内阻15 k Ω）;滑动变阻器R 0（0~50 Ω）,蓄电池（电动势为6 V ）、开关、导线.为了较准确测量R x 阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图.【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路，因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻R x ，故首先考虑滑动变阻器的限流接法【解析】由待测电阻R x 额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻R x 的额定电压、额定电流的值约为U =51⨯≈PR V ≈2.2 V,I =5/1/≈R P A=0.45 A.则电流表应选A 1，电压表应选V 1.又因30002.0⨯=⨯V A R R =24.5 Ω＞R x ，则电流表必须外接.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻R x ，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻R x 上的最小电流为I min =5056+=+R E E x =0.11 A ＜I 额，因该实验没有对电流、电压的调节范围未作特殊要求，故用限流电路.电路如图10-4所示.图10-46、。