《高二物理实验 电流表 电压表 伏安法测电阻人教实验版知识精讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理实验 电流表 电压表 伏安法测电阻人教实验版知识精讲（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高二物理实验 电流表 电压表 伏安法测电阻人教实验版 本讲教育信息 一 教学内容 实验 电流表 电压表 伏安法测电阻 二 知识要点 1 理解并掌握电流表和电压表的制作原理 会将电流计改装成电流表和电压表 2 理解并掌握伏安法测电阻的原理 并会合理选择实验电路 重点 难点解析 一 电流表和电压表 1 灵敏电流计 我们所应用的灵敏电流计 其主要参数有三个 1 电流计的电阻 Rg 通常叫电流计的内阻 2 满偏电流 即电流表指针偏转到最大刻度时的电流 Ig 也叫电流表的量程 3 满偏电压 电流表通过满偏电流时加在电流表两端的电压 Ug 也叫电压量程 2 电压表 电流表的电压量程 ggg UI R 当改
2、装成量程为 U 的电压表时 应串联一个电阻 R 因为串联电阻有分压作用 因此叫分压电阻 如图所示 电压扩大量程倍数 g U n U 由串联电路的特点得 ggg UI RI R 解得 g g g gg g g g R U U R RI UR R I U R 1 即电压扩大量程的倍数为 n 时 需要串联的分压电阻 g RnR 1 3 电流表 电流表 G 的量程为 Ig 当改装成量程为 I 的电流表时 应并联一个电阻 R 因为并 联电阻可以起到分流作用 因此叫做分流电阻 已知电流表 G 的满偏电流为 Ig 扩大量程后的电流表满偏电流为 I 如图所示 扩大量程的倍数 g I n I 由并联 电路的特点
3、得 RIIRI ggg 所以 1 nRIIRIR gggg 二 伏安法测电阻 1 原理 依据欧姆定律 测出待测电阻两端电压 U 和流过电阻的电流 I 由 U R I 就可算出电阻的阻值 由于电压表 电流表本身具有内阻 接入电路测量时也不可避免改变了被测电路中 的电压和电流 给测量带来了误差 为了减小这种误差 电压表和电流表的位置有 两种接法 电流表内接法和外接法 2 电流表内接法 如图所示即为电流表的内接法 设电压表和电流表的内阻分别为 Rv 和 RA xxA RRRR 测 测量值大于真实值 因为电流表内阻的分压作用引起系统误差 要减小系统误差 应满足 Ax RR 3 电流表外接法 如图所示即
4、为电流表的外接法 VX III VX UU R III 测 XX IIRR 测 测量值小于真实值 因为电压表内阻的分流作用引起系统误差 要减小系统误差 应满足 XV II 即 Vx RR 4 伏安法测电阻时 注意 电表的接法要视待测电阻 RX与 RA和 RV的阻值关系来定 一般地说 当 Ax RR 时 应采取内接法 当 Vx RR 应采取外接法 如果待测电阻阻值较 大 则选择电流表内接法 如果待测电阻阻值较小 则选择电流表外接法 对用伏 安法测电阻电路的选择及误差可总结为 大内偏大 小外偏小 即大电阻采取 内接法 比真实值偏大 小电阻采取外接法 比真实值偏小 如果待测电阻阻值大 小不很明显 单
5、已知电流表 电压表的内阻 可先算 出临界值电阻 AV RR R 若 RX RO 则为大电阻 若 RX RO 则为小电阻 如果待测电阻的大体数值无法已知 则可用试探法进行试探 若电流表示数 变化明显 则用内接法 若电压表示数变化明显 则用外接法 5 滑动变阻器的两种接法 1 限流电路如图所示 其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流 移动滑动变阻器的滑动片 P 可以改变连入电路中的阻值 从而控制负载 R 中的电流 大小 上图中滑动触头滑至 B 端时 连入电路中的电阻值为最大值 此时电流最小 因此 在一些具体电路中 在闭合电键前 应使 P 移至 B 端 1 2 分压电路如图所示 其中滑动变阻器的
6、作用是来调节负载 R 上的电压 由电路分析可知 连接方式为 AP 间的电阻与 R 并联 然后与 PB 间的电阻串联 因 此当滑动触头由 A 向 B 移动时 加在 R 上的电压渐渐增大 所以 在一些具体电路 中 在闭合电键之前 应使 P 移至 A 端 此时 R 上的电压为零 2 3 两种电路的比较 负载上的电压调节范围不同 设电源的电动势为 E 内阻不计 则在 1 图中负载上的电压变化范围为 0 ER RR E 则在 2 图中 负载上的电压变化范围为 0 E 可见分压接法负载上电压调节范围较大 4 分压接法的优势是电压变化范围大 限流接法的优势是电流连接简便 附加功率消耗少 当两种接法均能满足实
7、验要求时 一般选限流接法 注意 下列情况下 要用滑动变阻器的分压接法 A 当用电器电阻远大于滑动变阻器的全阻值 且实验要求的电压变化范围较 大时 B 若要求用电器上的电压从 0 开始连续变化 C 若采用了限流电路 电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流 5 为了调节方便 即调节过程中电流表 电压表的示数变化明显 在限流 电路中 所选的滑动变阻器 R 与待测电阻 Rx 的阻值相差不太大 分压电路中 所 选的滑动变阻器 R 的阻值要小一些较好 典型例题 例 1 例 2 如图所示 一个未知电阻 无法估计其电阻值 某同学用伏安法测量此电 阻 用图 a b 两种电路各测一次 用 a 图所测数据为 3 0
8、 V 3 0mA 用 b 图测得的数据是 2 9V 4 0mA 由此可知 用 图测得 Rx 的误差 较小 测量值 Rx 解析 对比两次测量中电压和电流的变化量 电压的变化量为原电压的 1 30 电流的变化量为原电流的 1 3 说明电压的变化远小于电流的变化 解 比较两次测量的数据 电压表的变化较小 说明电流表分压不明显 即电 流表内阻 XA RR 所以采用 a 图测量时误差较小 且 1000 103 3 3 I U Rx 点拨 待测电阻 Rx 的大小是相对的 当 XA RR 即认为是大电阻 这时 电流表与 R 串联时分压很小 故采用内接法时误差较小 而当 XA RR 时 即认 为是小电阻 这时
9、电压表与 R 并联时分流很小 故采用外接法误差较小 例 3 一个电阻 R 其阻值大约在 40 50 之间 现要进一步测量其电阻 手 边现有下图所示器材如下 电源 E 电动势 12 V 内阻为 0 5 电压表 0 3 V 15 V 内阻约 10 k 电流表 0 0 6 A 3 A 内阻约 1 滑动变阻器 R1 阻值 0 10 额定电流 2 A 滑动变阻器 R2 阻值 0 1700 额定电流 0 3 A 电键 S 和导线若干 1 电压表的量程应选 电流表的量程应选 滑动变阻器 应选用 2 请画出实验电路图 3 用笔画线代替导线 在实物图上连好实验电路 解析 滑动变阻器若选用 R2 由于它的阻值比待
10、测电阻的阻值大得多 不论采 用分压式还是采用限流式接法 调节滑动变阻器控制电路中的电流或电压都不方便 所以本题中选用 R1并采用分压式接法较合适 电源电动势为 12 V 由于采用分压式电路 Rx 两端电压最大约达 12 V 故电 压表量程应选 0 15 V 电路中电流最大约为 12 40 m I 0 3AA 所以电流表量程 应选 0 0 6 A 分别将待测电阻与电压表内阻 电流表内阻相比较可知 属于 VX RR 的情况 所以测量电路应采用电流表外接法 实验电路图如下图所示 在实物图上连线应按下列顺序 如下图 从电源正极开始 依次画线 然后再依次画线 最后画线 启迪 该题是设计用 伏安法 测电阻
11、电路的典型题目 希望同学们通过该 题把握 电路设计中分析问题的思路 器材选取 电路设计的一般原则 电 路连线的原则 先连主干 再连分支 做到脉络清晰 模拟试题 1 用伏安法测电阻时 电压表 电流表有两种接法 测量电阻值用 Rc 表示 如 下图所示 则 A 当 AX RR 时 采用 a 接法 且 CX RR B 当 AX RR 时 采用 b 接法 且 CX RR C 当 VX RR 时 采用 a 接法 且 CX RR D 当 VX RR 时 采用 b 接法 且 CX RR 2 用伏安法测量未知电阻的阻值时 不知 Rx 的大概值 为选择正确的电路以减 小误差 按图所示的电路将仪器连接好 并空出电压
12、表的一个接头 K 将 K 与 a 点 接触一下 电表的示数为 2 8V 4 0Ma 将 K 与 b 点接触一下 电表的示数为 2 7V 5 0mA 则 K 与 点接触实验误差较小 此时电阻的测量值为 测量值比真实值偏 3 用伏安法测量一个定值电阻 实验所备器材如下 A 待测电阻 R 约 100 欧 B 直流毫安表 0 100mA 内阻 50 欧 C 直流电压表 0 3V 内阻 5 千欧 D 直流电压输出电压 4V 内阻不计 E 滑动变阻器 0 15 欧 允许最大电流 1A F 电键一个 导线若干 1 根据器材规格和实验要求 设计并画出实验电路图 2 按照设计的电路图连好实物图 4 用伏安法测量
13、一个定值电阻 实验所备器材如下 A 待测电阻 R 约 5 欧 B 直流电流表 0 0 6A 内阻 l 欧 C 直流电压表 0 3V 内阻 5 千欧 D 直流电压输出电压 9V 内阻不计 E 滑动变阻器 0 6 欧 额定电流 5A F 电键一个 导线若干 1 根据器材规格和实验要求 设计并画出实验电路图 2 按照设计的电路图连好实物图 5 在 测量金属电阻率 的实验中 实验所备器材如下 A 电源 干电池一节 1 5V 内阻不计 B 金属丝电阻 约为 3 欧 C 直流电流表 0 0 6A 内阻 0 1 欧 D 直流电流表 0 3A 内阻 0 02 欧 E 直流电压表 0 3V 内阻 3 千欧 F
14、直流电压表 0 15V 内阻 15 千欧 G 滑动变阻器 0 一 10 欧 H 滑动变阻器 0 1500 欧 1 本实验采用限流电路 电压表选 电流表选 滑动变 阻器选 2 本实验采用电流表 接 以减小实验误差 3 在提供的框图中画出实验电路图 连接实物图 6 有一小灯泡上标有 6V 0 1A 字样 现要测量该灯泡的伏安特性曲线 有 下列器材供选择 A 电压表 0 3V 内阻 2 0 千欧 B 电压表 0 10V 内阻 3 0 千欧 C 电流表 0 0 3A 内阻 2 欧 D 电流表 0 6A 内阻 1 5 欧 E 滑动变阻器 0 30 欧 2A F 滑动变阻器 0 100 欧 0 5A G 学生电源 直流 9V 开关 导线若干 1 实验中选用的电压表应选 电流表应选 要求 电压从 0V 开始测量 滑动变阻器应选 2 画出实验电路图 要求电压从 0V 开始测量 3 连接实物图 试题答案 1 AD 2 a 700 大 3 1 A V 2 略 4 同 3 题 5 1 E C G 2 外 3 滑动变阻器限流接法 安培表外接 图略 6 B C E 滑动变阻器分压接法 安培表外接 图略
