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1、哈师大青冈实验中学高三物理组 实验：测电阻的新方 法 用电压表测电压 用电流表测电流 外接法？ 内接法？ 为减小误差， 多测几组数据 ，求平均值 滑动 变阻器 限流式？ 分压式？ A V A V 原理 U RI 一、伏安法测电阻 “同一性同一性” A2 A1 A2 A1 Rx 2 2“ “安安法安安法” ”电流表的创新使用测电压 条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用 1 1“ “伏安法伏安法” ”测电压表的电阻测电压表的电阻 V A 电压表（电流表）是一个能读出其 两端电压（通过其电流）的电阻 没有系统误差 没有系 统误差 此电路能否测量出电流表的内阻？ 根据并联分流进行测量
2、没有系 统误差 V1 v2 Rx V2 v1 3 3“ “伏伏法伏伏法” ” 电压表的创新使用测电流 条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用 没有系 统误差 存在系 统误差 Rx V2 v1 R0 V2 v1 能否消除？ 根据串联分压进行测量 没有系 统误差 没有系 统误差 4.仪器的选择 安全性原则安全性原则 选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压 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。均不超过使用的量程。 精确性原则精确性原则 尽量减小实验误差。选择电表时，务必使指针有 尽量减小实验误差。选择电表时，务必使指针有 较大偏转（一般取满偏度的较大偏转
3、（一般取满偏度的2/32/3），），电表达不到满偏电表达不到满偏 的的1/31/3是不允许的。是不允许的。 操作性原则：操作性原则： 如滑动变阻器的选择，当其阻值大于用电器的阻 如滑动变阻器的选择，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值时用限流电路调节电路的电压( (电流电流) )比较方便；当比较方便；当 其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电 压压( (电流电流) )比较方便比较方便 选择的一般步骤选择的一般步骤 根据实验要求设计合理的实验电路；根据实验要求设计合理的实验电路； 找出唯一性的器材；找出唯一性的器材； 估算电
4、路中电压和电流的最大值或最小值，结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；及所用的量程； 根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变 阻器阻器. . 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1，伏特表的量程为3V，内阻为5K; 电源的电动势为6V，变阻器的阻值为020 。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
5、较大，可用限流接法，画出电路图如下： +- RX A V + + 二替代法测量电阻 实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的 实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的 读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱， 使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便 是待测电阻的阻值是待测电阻的阻值 1.原理 2.电路 R0 RX A S1 S2 + R0 V S1 RX S2 P + 用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电压表测量用电阻箱和电压表测量 三半偏法测量电流表的内阻 1.原理 因电流表可以
6、读出自身的电流，故在其电流减半 因电流表可以读出自身的电流，故在其电流减半 时，必有另一支路分掉另一半的电流，在总电流近时，必有另一支路分掉另一半的电流，在总电流近 似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等 于电流表的电阻于电流表的电阻 2.电路 3.步骤 1.1.闭闭S S 1 1 ，调，调R R 1 1 使电流表使电流表满偏满偏. . 2.2.闭闭S S 2 2 ，R R 1 1 不变不变，调，调R R 2 2 使电流表指针使电流表指针 半偏半偏，记下，记下R R 2 2 的值的值. . 3.3.则则RgRg=R=R 2 2 S1 S2 R1
7、 R2 G 三半偏法测量电压表的内阻 1.原理 因电压表可以读出自身的电压，故在其电压减半 因电压表可以读出自身的电压，故在其电压减半 时，必有串联电阻分掉另一半的电流，在总电压近时，必有串联电阻分掉另一半的电流，在总电压近 似不变的条件下，该串联的电阻（电阻箱读出）等似不变的条件下，该串联的电阻（电阻箱读出）等 于电压表的电阻于电压表的电阻 2.电路 3.步骤: V R ab S R0 P 1.1. P P滑到滑到a a端端R R 0 0 调到调到0 0 2.2.闭闭S S，调，调R R使电压表指针使电压表指针满偏满偏. . 3.3. R R不变不变，调，调R R 0 0 使电压表指针半偏，
8、使电压表指针半偏， 记下记下R R 0 0 的值的值, ,则则R R V V =R=R 0 0. . 原 理 PaPa间的总电压基本不变间的总电压基本不变 并联分流并联分流 干路中的电流基本不变干路中的电流基本不变 串联分压串联分压 误差 分析 并联分流并联分流 满偏时满偏时PaPa 之间电阻之间电阻 半偏时半偏时PaPa之间电阻之间电阻 串联串联 分压分压 S1 S2 R1 R2 G V R ab S R0 P 仪器 选择 V R ab S R0 P R R1 1 R R g g ，滑动变阻器，滑动变阻器 和电阻箱均可和电阻箱均可 R RR R V V , ,必须用滑动变必须用滑动变 阻器构
9、成分压电路阻器构成分压电路 R R2 2 略大于略大于R R g g ，必须用电，必须用电 阻箱阻箱 R R0 0 略大于略大于R R V V ，必须用电，必须用电 阻箱阻箱 S1 S2 R1 R2 G 电动势电动势E E越大，越大，调满偏时调满偏时R R 1 1 连连 入电路中的电阻越大，实验条入电路中的电阻越大，实验条 件满足的越好，误差越小件满足的越好，误差越小 电动势电动势E E越大，越大，调满偏时滑动变调满偏时滑动变 阻器阻器PaPa之间的电阻越小，实验之间的电阻越小，实验 条件满足的越好，误差越小条件满足的越好，误差越小 例1. 图1中E为电源，其电动势为E，内阻不计， R1为滑线
10、变阻 器，R2 电阻箱，G为电流表，用此电路，经以下步骤可近似测 得A的内阻RA ：闭合S1，断开S2，调节R1，使电流表读数等 于其量程I0 ；保持R1不变，闭合S2，调节R2 ，使电流表读数 等于I02，然后读出R2 的值，取Rg R2 。 （1）真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误 差，即 ，试导出它与电源电动势E、电流表量程I0及电流表 内阻RA的关系式。 （2）若I010mA，真实值Rg约为30，要想使测量结果的相 对误差不大于5，电源电动势最小应为多少伏？ G S1 S2 R1 R2 G S1 S2 R1 R2 解析： 上述操作步骤中，必要的操作步骤按合理顺序排列应为
11、。若在步骤 中，读出R0的值为2400 ，则电 压表的内阻RV = 。用这种方法测出的内阻RV与其真实 值相比偏。 E. 调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为3.0V 例2为了测量一个量程为3.0V的电压表的内阻，可以采用图所 示的电路，在测量时，可供选择的步骤如下： A.闭合开关S B.将电阻箱R0的阻值调到最大 F.断开开关S C.将电阻箱R0的阻值调到零 H.将滑动变阻器的滑动触头调到a端 G.将滑动变阻器的滑动触头调到b端 D.调节电阻箱R0的阻值，使电压表示数为1.5V，读出此时电 阻箱R0的阻值， 2400 大 V R ab S R0 P I2R =I1 Rx Rx = I2R
12、/I1 I1 A R Rx A R Rx I2 四、比较法测量电阻 v RX v 甲、 乙 甲图中的电压表 的电压U1、 乙图中的电压表 的电压U2 利用伏安法测电表的内阻 例：.实验室中现有器材如实物图8-3-2所示，有： 电池的电动势约10V，内阻约1； 电流表A1，量程10A，内阻r1约为0.2； 电流表A2，量程300mA，内阻r2约为5； 电流表A3，量程250mA，内阻r3约为5； 电阻箱R1，最大阻值999.9，阻值最小改变量为0.1 ； 滑动变阻器R2，最大阻值100；开关S，导线若干. 要求用图8-3-3所示的电路测定图中电流表A的内阻. (1)在所给的三个电流表中，可用哪几
13、个精确测 出其内阻？ (2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象， 在实物图上连成测量电路. (3)你要读出的物理量是？ 解析：(1)由电路图可知待测电流表A与电阻箱并联 后与接在主干电路上的电流表A连成一个闭合回 路.设流过电流表A的电流为I，流过电阻箱R1的电流 为I1，流过电流表A的电流为I，根据电流分配 关系，得 I=I+I1 对于电流表A和电阻箱R1并联支路，设电阻箱此 时电阻值为Rx，有 IrA=I1Rx 解得 式说明待测电流表A的内阻rA的测量精度取决于I 、II和Rx的精度，显然，如果用题给电路测电 流表A1的内阻，充当A的电表只能是A2、A3了，而 A2、A3的量程分别为30
14、0mA和250mA，当A2、A3满偏时 ，干路电流最大分别为300mA和250mA，而电路中流 过A1表的电流比300mA或250mA还小，由此可知电流 表A1的指针偏转角度很小，达不到题目要求，故(1) 的答案为A2、A3. (2)若测r3，实物图如下图，由式可得r3= .亦可将A2与A3的位置互换. (3)A2、A3两电流表的读数I2、I3和电阻箱R1的阻值 Rx. 这是一道高考实验题，它既是测定性实验，也是 电学基本仪器使用的实验，它既考查了电流表、 电阻箱、滑动变阻器的使用规则及实物连线方式， 又考查了电流表读数准确时指针偏转的范围应在刻 度盘的 区间里，同时还要求考生用题给电路 精确测量出电流表的内阻.
