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1、电路设计原理之电路设计原理之伏安法测电阻伏安法测电阻 娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料1 1进行实验设计的总体原则进行实验设计的总体原则o（1 1）精确性：在实验误差允许的范围内，）精确性：在实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案应尽可能选择误差较小的方案o（2 2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，）安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对器材造成损害，且成功率高不会对器材造成损害，且成功率高o（3 3）可操作性：实验应便于操作和读数，）可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理便于进行数据处理 娄底五中娄底五中20072007年暑
2、期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料2 2实验设计的基本思路实验设计的基本思路o实验设计的关键在于实验设计的关键在于实验原理实验原理的设计，它是进行实验的依的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤而实验原理的设计测量哪些物理量，如何编排实验步骤而实验原理的设计又往往依赖于所又往往依赖于所提供的实验器材（条件）提供的实验器材（条件）和和实验要求实验要求，它，它们相辅相成，互为条件们相辅相成，互为条件娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料实验
3、原理举例实验原理举例:伏特表是接还是点呢？伏特表是接还是点呢？这部分称为测量这部分称为测量电路！电路！控制电路：控控制电路：控制电流的大小制电流的大小（电压大小）（电压大小）娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料测量电路之电流表的测量电路之电流表的外接法外接法：当当x x为为小电阻小电阻时，通常用时，通常用外接法外接法娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料测量电路之电流表的测量电路之电流表的内接法内接法：当当x x为为大电阻大电阻时，通常用时，通常用内接法内接法娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑
4、期高一衔接教育资料电流表内、外接法的选择：电流表内、外接法的选择：内接法中，由于电流表内阻的影响，电阻的测内接法中，由于电流表内阻的影响，电阻的测量值大于真实值；量值大于真实值；外接法中，由于电压表内阻的影响，电阻的测外接法中，由于电压表内阻的影响，电阻的测量值小于真实值。量值小于真实值。为了尽可能地减小误差，为了尽可能地减小误差，必须判断被测电阻是必须判断被测电阻是大电阻还是小电阻，大电阻还是小电阻，从而确定内、外接法。从而确定内、外接法。 娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料【例】有一个未知电阻，为了较准确地测出【例】有一个未知电阻，为了较准确地测出
5、其电阻值，采用如图的方法，当电压表的预其电阻值，采用如图的方法，当电压表的预留端接在留端接在A A点时，两电表的读数分别为点时，两电表的读数分别为4.8V4.8V，5.0mA5.0mA，接在，接在B B点时，两电表的读数分别为点时，两电表的读数分别为5.0V5.0V，4.0mA4.0mA，则被测电阻的测量值较准确，则被测电阻的测量值较准确的数值等于多少？的数值等于多少？巩固与练习巩固与练习娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料【解析】由题意可知，电流表示数变化明显，【解析】由题意可知，电流表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，即被测电阻说明外接时电压
6、表分流作用大，即被测电阻的阻值可以与电压表相比较，说明被测电阻的阻值可以与电压表相比较，说明被测电阻为大电阻，内接法误差小，则被测电阻的测为大电阻，内接法误差小，则被测电阻的测量值较准确的数值应用第二组数据来计算，量值较准确的数值应用第二组数据来计算，即即R测测=1250。娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料控制电路的选择：滑动变阻器分压与限流控制电路的选择：滑动变阻器分压与限流接法的选择接法的选择1、限流接法：、限流接法：如图如图2甲所示，甲所示， 注意：在接通电源之前应把接入中路中的电注意：在接通电源之前应把接入中路中的电阻最大，电路中的电流最小，以
7、保证安全。阻最大，电路中的电流最小，以保证安全。即图中滑片即图中滑片P移到移到b端。端。图2甲娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料2、分压接法：、分压接法：如图如图2乙所示。乙所示。注意：在接通电源之前，滑片注意：在接通电源之前，滑片P应移到图应移到图中的中的a端，使负载的电压和电流均为最小，端，使负载的电压和电流均为最小，以保证安全。以保证安全。图2乙控制电路的选择：滑动变阻器分压与限流控制电路的选择：滑动变阻器分压与限流接法的选择接法的选择娄底五中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料控制电路设计方法控制电路设计方法（分
8、压、限流电路选择）分压、限流电路选择）o在下列情况下应选择分压电路在下列情况下应选择分压电路o（1 1）实验要求待测电阻两端电压从零开始连续）实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化。变化。o（2 2）限流不能保证安全，即限流电路中的最小）限流不能保证安全，即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流电流超过电表量程或用电器的额定电流o（）变阻器全电阻远小于测量部分的电阻（）变阻器全电阻远小于测量部分的电阻o在限流、分压两种电路在限流、分压两种电路都都满足实验要求时满足实验要求时 ，由，由于于限流电路限流电路结构简单，损耗的电功率小，应结构简单，损耗的电功率小，应优先优先选用选用娄底五
9、中娄底五中20072007年暑期高一衔接教育资料年暑期高一衔接教育资料伏安法伏安法测电阻小阻小结 基本电路的选择基本电路的选择比较项目比较项目电流表内接法电流表内接法电流表外接法电流表外接法电路电路测量结果测量结果R测测RxR测测Rx误差原因误差原因适用条件适用条件电流表的分压电流表的分压电压表的分流电压表的分流 RRA RVR = U/I U/I伏安法测电阻伏安法测电阻 内接法和外接法的选择内接法和外接法的选择a a：阻值判断法：阻值判断法：待测电阻值的阻值待测电阻值的阻值R RX XRRV V，即待测电阻，即待测电阻R Rx x阻值较小约几欧几十欧时，采用外接法阻值较小约几欧几十欧时，采用
10、外接法误差较小。误差较小。当当R Rx xR RA A即即阻阻值值较较大大约约几几千千欧欧以以上上时时，采采用内接法误差较小。用内接法误差较小。 例例. . 用用内内阻阻为为30003000的的电电压压表表和和内内阻阻为为1010的的电电流流表表测测电电阻阻，在在图图甲甲、乙乙两两种种情情况况下下，电电压压表表的的示示数数都都是是60V60V，电流表的示数都是，电流表的示数都是0.2A0.2A，则，则R R1 1的测量值为的测量值为 ，真实值是，真实值是 ，R R2 2的测量值为的测量值为 ，真实值是，真实值是 。300290300333 练练习习. . 用用伏伏安安法法测测电电阻阻，采采用用
11、电电流流表表内内接接法法和和外外接接法法，测测得得某某电电阻阻R Rx x的的阻阻值值分分别别为为 R R1 1 和和R R2 2 ，则则所所测测的的测测量量值值和和真真实实值值R Rx x之之间间的的关关系系是是 （ ） （A A）R R1 1 R Rx xR R2 2 （B B） R R1 1 R Rx xR R2 2 （C C）R R1 1R R2 2R Rx x （D D）R R1 1R R2 2R Rx xA内接法和外接法的选择内接法和外接法的选择 c c：实验探测法（试触法）：实验探测法（试触法）： AVabb b：倍率比较法：倍率比较法： 如果如果，则为小电阻，采用外接法误差小，
12、则为小电阻，采用外接法误差小如果如果，则为大电阻，采用内接法误差小。，则为大电阻，采用内接法误差小。利用伏安法测电阻时，若不知待测电阻。可采用下述方利用伏安法测电阻时，若不知待测电阻。可采用下述方法选择正确电路以减小误差。可将仪器按下图接好，并法选择正确电路以减小误差。可将仪器按下图接好，并空出伏特表的一个接头空出伏特表的一个接头P P，将，将P P分别与分别与a a，b b 两点接触一下两点接触一下，如果安培表示数变化，则，如果安培表示数变化，则P P 应接在应接在处，如果伏处，如果伏特表示数显著变化，则特表示数显著变化，则P P 应接在应接在 处。处。解：解：安培表示数变化显著，说明被测电
13、阻较大，可跟安培表示数变化显著，说明被测电阻较大，可跟伏特表内阻相比。因此采用内接法可以减小误差，伏特表内阻相比。因此采用内接法可以减小误差，P P 应接在应接在b b 处。处。 RabPVA而当伏特表示数变化显著，说明被测电阻较小可跟安而当伏特表示数变化显著，说明被测电阻较小可跟安培表内阻相比。培表内阻相比。 因此采用外接法可以减小误差，因此采用外接法可以减小误差，P P应应接在接在a a 处。处。ab返回返回o4 4如图所示，滑动变阻如图所示，滑动变阻器器R R1 1的最大阻值是的最大阻值是200200欧，欧，定值电阻的阻值定值电阻的阻值R R2 2=300=300欧，欧，A A、B B两
14、端的电压恒两端的电压恒定，定，U UABAB=8V=8V。当开关。当开关S S断断开时，移动滑片开时，移动滑片P P，R R2 2两两端的电压变化范围是端的电压变化范围是 ，当开关，当开关S S闭合时，移动闭合时，移动滑片滑片P P，R R2 2两端的电压变两端的电压变化范围是化范围是 2 2、滑动变阻器的限流接法与分压接法、滑动变阻器的限流接法与分压接法比较项目比较项目限流接法限流接法分压接法分压接法电路电路RX电压调节范围电压调节范围RX电流调节范围电流调节范围灯泡电流相同时灯泡电流相同时电路消耗总功率电路消耗总功率闭合前触头的位置闭合前触头的位置IE(I+I)Eba0E1、两种电路比较：
15、、两种电路比较：分压接法的优势是：电压变化范围大，分压接法的优势是：电压变化范围大，限流接法的优势：电路连接简便，附加功率限流接法的优势：电路连接简便，附加功率损耗较小损耗较小2、选择原则：、选择原则： a. a.当两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法当两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法 b. b. 当负载电阻当负载电阻Rx Rx 较小，变阻器总阻值较小，变阻器总阻值R R 较大是较大是Rx Rx 的的几倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，一般用限几倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，一般用限流接法流接法 c. c. 当负载电阻当负载电阻Rx Rx 较大是较大是R R 的
16、几倍时，变阻器总阻值的几倍时，变阻器总阻值R R 较小，限流接法对电流，电压的调控作用不明显，一般选较小，限流接法对电流，电压的调控作用不明显，一般选分压接法分压接法 d. d. 当要求电压从当要求电压从0 0 变起，一定用分压接法变起，一定用分压接法滑动变阻器的使用滑动变阻器的使用ABCD串联限流电路串联限流电路并联分压电路并联分压电路分压器分压器滑动变阻器的滑动变阻器的两种主要连接方式：两种主要连接方式：RXRABC(D)RXR两种接法均可起到调压，限流作用，两种接法均可起到调压，限流作用，但调节范围不同，功率损耗也不同但调节范围不同，功率损耗也不同 AVSRxR0滑线变阻器采用滑线变阻器采用限流式限流式接法接法滑线变阻器采用滑线变阻器采用分压器分压器接法接法AVSRxR0P3 3、电表的量程选择、电表的量程选择测量值不超过电表的量程；测量值应使表针有较大的偏转范围，一般在1/21/2量程以上量程以上。限流电路限流电路分压电路分压电路电压范围电压范围电流范围电流范围0U经验总结：经验总结：1、关于电流表内外接：、关于电流表内外接：2、关于分压与限流：、关于分压与限流：3、关于滑动电
