《伏安法测电阻实验专题西樵高级中学方红德》由会员分享，可在线阅读，更多相关《伏安法测电阻实验专题西樵高级中学方红德（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、伏安法测电阻 实验专题 西樵高级中学 方红德,伏安法测电阻实验是高中阶段的一个重要的实验，它涉及到实验电路的设计、器材的选择、实物图的连线、误差分析以及数据处理等知识要点。 电学中的 “测量导线的电阻率”和“描绘小灯泡伏安曲线”两个实验，实质上都是利用伏安法测电阻原理进行的实验，只是最后数据的处理不一样。 希望通过本节课的学习，同学们对伏安法测电阻实验有更进一步的理解。,一、伏安法测电阻的原理 二、伏安法测电阻的电路组成 三、伏安法测电阻的电路设计 四、选择电路器材的原则 五、题例评解 六、答题经验小结,本节课学习内容,一、伏安法测电阻的原理,根据部分电路欧姆定律 的变形公式 可知，只要测出被
2、测电阻两端的电压 U 和流过该电阻的电流I ，就可求出电阻 R 的大小。,二 伏安法测电阻的电路组成,电路设计时主要要考虑电流表的“内接、外接”法和滑动变阻器的“分压、限流” 接法。,三、伏安法测电阻的电路设计,分压内接,限流内接,分压外接,限流外接,(2)结果: 电流为真实值，电压偏大据RU/I， 测量值大于真实值,1. 电流表内接法,2. 电流表外接法：,(2)结果: 电压为真实值，电流偏大 据RU/I， 测量值小于真实值,（一）测量电路-电流表内外接电路的选择,若不知道电阻值的大小，可用试触法来确定用哪种接法，如下图，将单刀双掷开关分别接到a、b点： 若电流表示数变化比较明显，说明电压表
3、分流作用大，应采用内接法； 若电压表示数变化比较明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法。,3. 在未知电阻大小的情况下可采用试触法判断电路的连接,外接法,内接法,误差来源,测量结果,测量条件,电压表的分流,电流表的分压,R测R真,R测R真,4.电流表内外接法的对比表,RX RA 时,RX RV 时,电路连接,电路图,滑动变阻器主要有“限流式和分压式”两种接入法。 滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、准确性、方便性、节能性原则综合考虑，灵活选取。,（二） 控制电路-滑动变阻器限流分压电路的选择,1.限流法,(1)图中变阻器起限流作用，待测电阻Rx的电压可调范围,(2)限流式电路的优缺点
4、:,1)优点是：连线简单，电路消耗的额外功率相对较小。 2)缺点是：对电压的调节范围较小，不管滑动触头如何调节，都不能使电压表、电流表的读数为零,2.分压法,(1)图中变阻器起分压作用，待测电阻Rx的电压可调范围,(2)分压式电路的优缺点:,1)优点是：电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 2)缺点是：电路结构较为复杂,电路消耗的额外功率相对较大.,(1)要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时,必须采用分压接法. (2)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法. (3)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值R. (4)若采用限流接法
5、，电路中实际电压(电流)总是超过实验仪器的量程时，只能采用分压接法. (5) 若没有很高的要求，仅从安全性和准确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流接法.,3.下列情况必须选用分压接法,限流式,分压式,可调范围,变阻器,电能损耗,较大阻值,较小阻值,较小,较大,4.滑动变阻器两种连接方式的比较,安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。 准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的/3，读数误差较大。 方便操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压变化范围是否
6、满足实验要求，又要注意便于操作。,基本原则：安全性、准确性、方便操作,四、选择电路器材的原则,五、题例评解,1.一个未知电阻Rx ,无法估计其电阻值,某同学用伏安法测量此电阻,用如图甲、乙两种电路各测一次,用甲图所测数据为3.0V、3.0mA,用乙图测得的数据是2.9V、4.0mA,由此可知, 用 图测得Rx的误差较小,测量值Rx= .选用此电路的测量值比真实值_（偏大或偏小）,甲,1000,偏大,显然是电流表读数相对变化比较大，说明电压表分流作用明显，因此要采用内接法。,解析1.本题要根据两个电表示数相对变化的大小来取舍电路,解析2：因为 所以采用外接法；因为R滑10RX，所以要采用分压电路
7、.,2.用伏安法测量一定值电阻阻值的实验所需的器材规格如下： A.待测电阻Rx（约120） B.直流毫安表（量程010mA，内阻50） C.直流电压表（量程03V，内阻5k） D.直流电源（输出电压4V，内阻不计） E.滑动变阻器（阻值0-10，最大电流1A） F.电键一个，导线若干 在方框内画出电路图，并根据电路图连接右边实物图，开始时，滑动变阻器的滑片应该移到最 端（选“左”或“右”）,开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到使电表读数最小的位置，所以滑片P应移到最 端,右,解析2：根据电路图连接实物图如下：,3.用伏安法测量定值电阻的阻值，备用器材如下：,待测电阻 Rx (阻值约为25K)
8、电流表 A1 (量程 100A，内阻约为 2K) 电流表 A2 (量程 500A，内阻约为 300) 电压表 V1 (量程 10V，内阻约为 100 k) 电压表 V2 (量程 50V，内阻约为 500 k) 电 源 E (电动势 15V，允许通过的最大电流 1A) 滑动变阻器 R (最大阻值 1 k) 电键S，导线若干,为了尽量减小实验误差，要求测多组数据。 (1)电流表应选_，电压表应选_。 (2)画出实验电路图。,解析3(1) ：器材选择(测量电路),电源电动势远小于电压表V2的量程，而跟电压表V1的量程较接近，若选用电压表V2来测量电压，其最大偏转量达不到量程的1/3，读数时偶然误差太
9、大，所以选用V1较恰当；而此时通过电流表的最大电流 ，因此，电流表A2与V1配置较好。又因为 ,所以测量电路应选内接法。,3.用伏安法测量定值电阻的阻值，备用器材如下：,待测电阻 Rx (阻值约为25K) 电流表 A1 (量程 100A，内阻约为 2K) 电流表 A2 (量程 500A，内阻约为 300) 电压表 V1 (量程 10V，内阻约为 100 k) 电压表 V2 (量程 50V，内阻约为 500 k) 电 源 E (电动势 15V，允许通过的最大电流 1A) 滑动变阻器 R (最大阻值 1 k) 电键S，导线若干,为了尽量减小实验误差，要求测多组数据。 (1)电流表应选_，电压表应选
10、_。,A2,V1,解析3 (2) ：电路选择(控制电路) 测量部分的总电阻RX约为25k ，远大于滑动变阻器的总电阻1k，即R滑10Rx ，所以要采用分压电路控制，实验电路如下图所示。,4在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后： (1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是_导线断路,解析4 (1) ：若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器起到了限流作用，而没有起到分压作用，所以可能是
11、g导线断路,g,当小灯泡与电阻串联后, 由 E=I(RrR灯) ， 解得R=0.8 .,(2)某同学测出电源和小灯泡的U-I图线如图所示，将小灯泡和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则R _.,解析4 (2) ：由电源的U-I线知E=3.0 V，r=1，小灯泡的U-I线得R灯=1.2 ,0.8,(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图7中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是( ) Aa可以作为标准电阻使用 Bb能作为标准电阻使用 Cb的阻值随电压升高而增大 Dc的阻值随电压升高而增大,解析4 (3) ：因a元件的I-U线是直线，说明电阻随电压的
12、变化不变，故可作为标准电阻，故A对，B错因I-U线的斜率倒数表示电阻值的变化，故C对，D错，选A、C.,AC,5. (2010江门模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率,(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.,解析5(1) ： 0.5 mm0.179 mm0.679 mm.,0.679,(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材： A.电压表03V,内阻10K B.电压表015V,内阻50k C.电流表00.6A,内阻
13、0.05 D.电流表03A,内阻0.01 E滑动变阻器,010 F滑动变阻器,0100 ,要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_(填序号),解析5(2) : 两节干电池的电动势是3 V，用3 V量程的电压表A；因为金属丝的电阻大约为5 ，即使把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5 ，为了减小实验误差和方便操作，应选10 的滑动变阻器E.,A,C,E,实验中某同学的实物接线如图实所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误,错误1：_； 错误2：_.,导线接在滑动变阻器的滑片上,电路采用了内接法
14、,解析5(2) :检查电路通常从电表的正负、量程、串并联、内外接、限流分压、滑片P的位置、短路断路等方面检查。,6(2007广东）实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率=1.710-8m。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。 （1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第步操作） 将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“1”； _； 把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图6（a）所示
15、。,将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮调零,图6 （a）,（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图7（b）的A、B、C、D四个电路中选择_电路来测量金属丝电阻；,D,（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为 mm； （4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_m。（结果保留两位有效数字）,解析6:,0.260,13m,（4）多用电表测得的金属丝电阻值R=4,（3）金属丝的直径为d=0.260mm,解析6（5）: 使用多用电表电压档位，接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障。 使用多用电表电阻档位,断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障
