高三物理电学实验基础

． ． 2．“安安法” ．R IR ． ． IR R ． I I I ． ． ． ． ． ．
电流表的创新使用－－测电压．
A1
2 A2
．
Rx
A2
两端电压（通过其电流）的电阻．
此电路能否测量出电流表的内阻？
U RV I
没有系统误差
A1
x
A2
2
A2
A1
1
2
1
没有系 统误差
没有系 统误差
条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用． 根据并联分流进行测量
控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： 比较项目 电路 限流式接法 分压式接法
电压调节的 范围 电流调节的 范围 电能损耗 电路连接
EIR 电源负担轻
E（IR+Iap） 电源负担重
简便
复杂
五、伏安法测电阻
1.原理
U
“同一性” I
U R I
R
用电压表测电压 用电流表测电流
V
V
A
外接法？

内接法？
为减小误差， 多测几组数据， 求平均值
⑶操作性原则：
如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑 它的阻值范围，当其阻值大于用电器的阻值时用限流电路调节 电路的电压(电流)比较方便；当其阻值小于用电器的电阻时用 分压电路调节电路的电压(电流)比较方便．
⑷选择的一般步骤
①根据实验要求设计合理的实验电路； ②找出唯一性的器材； ③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器 材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程； ④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.
结论：两次接触，那个表示数变化明显 , Rx就与那个 表“近接”
4.仪器的选择
⑴安全性原则
要保证所用仪器的安全，电源最大允许通过的电流、电 压表和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流、用 电器的额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，保证 其电流和电压均不超过使用的量程。
⑵精确性原则
尽量减小实验误差。选择电表时，在保证电流和电压均不 超过使用量程的前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏 转（一般取满偏度的2/3），电表达不到满偏的1/3是不允许的。
解⑴替代法测电阻—— Rg=92.8 Ω ⑵ 当R2=0时,要保证两个电流表都不超过量程
R3=E/Imin =3 / 0.2mA = 15kΩ
选D
⑶R2+R3=E/I =3 / 0.15mA = 20 kΩ R2=5 kΩ 选B
例6、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）： 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＝750Ω； 电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω； 滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K，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图中相应的英文字母标注）。 （2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 （3）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＝_________________。 V
例1.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1Ω，伏特表的量程为3V，内阻为5KΩ; 电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0—20 Ω 。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： V+
由于用分压器接法时，电阻RX 中的最大电流为
Imax= 10V /25KΩ = 0.4mA = 400μA
所以电流表选A2（500 μA ）
（2）电流表内接法和外接法的选择
因为RX=25KΩ＞＞RA=300Ω，所以采用电流表内接法 实验电路图
V1 A2
25KΩ
RX
1KΩ
E=15V
－
+
例3. 如图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：(1)待测电阻Rx（约100Ω）(2)直流毫安表 （量程0～10mA，内阻50Ω）(3)直流电压表（量程0～3V，内阻 5kΩ）(4)直流电源（输出电压4V，内阻可不计）(5)滑动变阻器 （阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A）(6)电键一个，导线若干 条．根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线． 因毫安表内阻与待测电阻相近，必须“外接”．因为变阻器电 阻很小，电源和滑动变阻器连接成分压电路，
U
三、把灵敏电流计G改为电流表A
据并联电路的特点得： U g I g Rg ( I I g ) R 解得：R I g Rg I Ig
电路图
Ig
Rg
G
IR R
（2）电流表的内阻： RA=Rg×R/(R+Rg)
I
RA
A
U
四、滑动变阻器的两种接法
R0 R R0 R
内阻不计，电动势为ε
外接法 误差产生的原因：
由于电压表分流引起的。
若RX>>RV时，采用电流表外接法。
2.电路
V A
RX
V A
·
RX
·
限流内接
①口诀：大内偏大 小外偏小
RV RX ②看 与 比值， RA Rx 谁大就按谁确定
限流外接
RX＜＜RV
V
RX＞＞RA
V A
RX
A
RX
③试触法：由两表 示数相对变化看误 差由谁确定
滑动
限流式？ 分压式？
变阻器
2.电路 V
·
A
RX
内接法 误差产生的原因:
·
U Rx U A R测＝ ＝ Rx R A R x I测 I Rx U测
由于电流表分压引起的。
若 RX >> R时，采用电流表内接法 A
V
·
A
RX
·
U Rx Rx RV R测＝ ＝ Rx I 测 I Rx IV Rx RV U测
V
A
RX
－
+
例4．某电压表的内阻在20～50kΩ之间,现要测量其内 阻,实验室提供下列可选用的器材: 待测电压表V(量程3V) A1 V 电流表A1(量程200μA ) 电流表A2(量程5mA) 电流表A3(量程0.6A) 滑动变阻器R(最大阻1KΩ) 电源ε(电动势4V) 电键K. A1 (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,要求测多组数据.试在方框中画出 符合要求的实验电路图．
R0 R
①、限流电路
优点：电路简单，省电 不足：电压不能从零开始
R 负载电阻两端的电压变化范围为： R R 0
A V
通常适用于R与R0相当或更小时，此电路 滑动变阻器消耗的功率较少。
四、滑动变阻器的两种接法
R0
R
内阻不计，电动势为ε
R0
R
R0 R
②、分压式电路
优点：电压能从零开始 不足：电路复杂，费电 A 负载电阻两端的电压变化范围为：0 常适用于R比R0大得多时，此电路滑动变 阻器消耗的功率较多。电压变化范围较 大。
要求测量结果尽量准确，需要多测几组数据；要 求待测电阻两端电压变化范围较大；或要求从零开始 连读可调，应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值 比待测电阻的阻值小得多，为了能使待测电阻两端电 压有较大变化，应选分压电路。如果采用限流电路时， 电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电 流表的量程，应选分压电路
没有系 统误差
．v ．
U1 U 2 Rx RV 2 U2
没有系 统误差
． ．
【备考提示】在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。 有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电 根据串联分压进行测量 路欧姆定律的变形运用。在处理时，一定要明确原理，灵活运用。
3．“伏伏法”电压表的创新使用－－测电流．
．
V1
v
2
． ．
V2
1
U1 RV 1 RV 2 U2
没有系 统误差
．v ．
1
Rx
1
．
V2
U1 Rx RV 2 U2
存在系 统误差
能否消除？ 条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用． Rx R0 V2
． ．
．
．v ．
． ． ．
U2 RV 2 R0 U1 U 2
V
① 限流电路
RX
RX 负载RX的电压调节范围 R R E E X
可见滑动变阻器的总阻值R越大， 电阻RX两端电压的变化范围越大。变 阻器总阻值R 是Rx 的2--5倍时，限 流接法对电流、电压控制作用显著， 这样既便于调节,用电器两端电压变 化范围又比较大.
E
a Pb r=0 R
在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大． 如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调， 也没有要求多测几组数据，而且滑动变阻器的阻值比待测电阻 的阻值大，并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待 测电阻正常工作，这时应从节省电能（ ）和电路简单 P源＝EI 考虑，选用限流电路。
② 分压电路
RX
负载RX的电压调节范围0---E
滑动变阻器的总阻值R越小，越 便于调节用电器两端电压． 一般选 用滑动变阻器的全电阻小于用电器 的电阻, 在0.1—0.5倍之间为好。
a E
P b
R
r= 0
在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置 置于a端．以使负载上的电压和电流最小．（均为零）