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1、关于电路的连接问题 教一、怎样选择内接法与外接法很多同学在学了伏安法测电阻后，分不清什么时候采用内接法，什么时候采用外接法 仅是知道测大电阻用内阻法,测小电阻用外接法，但在测量既不是很大也不是很小的电阻时, 就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小.下面就来谈谈在伏安法测电阻时内接法与外 接法的选择。一. 误差的产生原因 伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。它的测量值和真实值应该是：，即使是测量十分准确的电压表和电流表，由于电压表和电流表都有内阻，导致了电阻的测量值和真实值存在误差.当选用外接法（a）时，电压表与电阻并联，电压表的读数就是电阻两端的电压，但电 流表测量的是通过电阻和
2、电压表的总电流，因此测量值要小于真实值，实际上测量的电阻值 是电压表内电阻和电阻并联的阻值。如果电阻 的值远小于电压表的内阻 ,电压表分去 的电流很小，这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流，所以外接法适合于测小电阻。当选用内接法（b）时，电流表与电阻串联电流表的读数就是电阻的电流值，但电压表 测的是电阻和电流表的总电压,所以测量值大于真实值，实际上测量的电阻值是电阻与电流 表内电阻串联的总电阻值。如果电阻 的值远大于电流表的内阻 ，电流表分去的电压 很小，这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压，所以内接法适合于测大电阻.二。系统的相对误差由于外接法（a）测量的实际上是电阻和电压表并联
3、的电阻所以：相对误差内接法（b）测量的实际是电阻与电流表的串联电阻，所以：相对误差当内、外接法相对误差相等时，有,所以，（）为临界值。当即 为大电阻）时用内接法，当（即 为小电阻）时用外接法，这样所测的值误差相对较小。当 时,用内、外接法均可.三。利用试触法确定内、外接法当 大小都不知道时，可用试触法确定内、外接法.如下图所示的电路,空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触M、N两点，观察两电表的示数变化情况，如果，说明电压表内阻带来的影响大，即电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大电阻”，应采用内接法，如果，说明电流表内阻带来的影响大，即电阻跟电流表的电阻相差较小，属于“小电阻”应采用外接法
4、。四. 应用举例例:有一未知的电阻，为较准确的测出其阻值，先后用如图3 （a）、（b）两种电路进行测试，利用（a）测的数据为“2.7V、5.0mA,利用（b）测的数据为“2。8V、4。0mA，那么 该电阻测的较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是（ ）A。，偏大；B。，偏小；C。，偏小；D.，偏大。解析：比较（a）、（b）两图的电压读数，可知电压变化，电流的变化，可见，即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，即说明所测电阻 是一个大电阻,故应采取电流表 内接法，即（b）图测量的较准确，此种解法测量值偏大，故D正确。测电阻的内接法和外接法有何区别】乙测电阻时电流
5、在内接与外接是有区别的，我们可以画出其电路图，如图甲、乙所示。 它们各自特点如下：(1) 电流表内接法:电路：如图甲所示。 结果：测量值偏大，即R测测(2) 电流表外接法电路：如图乙所示.结果：测量值最小，即R测R,为什么会出现偏差呢？测在图中电流表内接法中，电流表示数与R中电流相等，但电流表自身有电阻,RaHO,即 电流表两端有电压UA=IRA，电压表示数为R两端电压和电流表两端电压之和，使电压表读数 大于R两端实际电压，由R ,= 求得的电阻值偏大.测 I那电流表的外接法呢？在图乙电流表的外接法中，电压表示数为R两端电压，但电流表示数为通过R的电流一UIR与通过电压表的电流IV之和，即I
6、= Ir+iv，计算时用的是I,实际上应为Ir,IIr，由R测=知, U较准确而丨偏大，故R测偏小即R测邓.测测二、限流电路和分压电路滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年髙考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，又 没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻 器的这两种接法使用作一点探讨。图滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析1滑动变阻器的分压接法U，0论:如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R0,输入电压为 负载电阻R两端的电压U随变阻器调节变化情况作如下的讨首先，不接负载
7、R时输出端的电压错误!Rap，可见,U与成正比，输出电压电线性的，如图1 (b)中所示。换言之，触头P在ab间移动时, 左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是ouo。其次，当滑动变阻器的aP连接负载电阻R时，P点左边电路的等效电阻减小，与P点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1 (b)所示。再次，当负载电阻R很小，对于确定的R，左部分分得的电压将更小，如图如图1(b)ap所示。可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值 应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的.R0,滑动变阻器对负载R0电流2.滑动变阻器的限流接法U如图2所示
8、的电路输入电压为 0,滑动变阻器总阻值为的控制情况作如下的讨论：首先，电路中的电流：1=错误!，可见，I随R的增 aP大而减小，如图(b)所示.I当Rap=0时，电路中的最大电流山=错误!,R两端的电压最大U =U。max 0RI当Rap最大值 0分别为负载电阻1、3、5倍时，电路中电流的最小值为弓、错误!、错误!负载电阻R两端的最小电压Umin为牛、*、错误!由此可见，若滑动变阻器总电阻R0较小，它对整个电路的电流控制能力就小，反之较大。 但是，实际选择滑动变阻器时，并不是R0越大越好。R很大，其单位长度的阻值越大，触头 P处a点稍作移动，整个电路总电阻迅速增大，通过电路的电流就很小，要连续
9、均匀地调节 电流，负载R两端的电压，滑动变阻器只能在极小的范围内调节,所以操作很不方便。通过分析图线，可以得出结论：限流式接法要能在调节过程中平缓控制电流(电压)， 滑动变器阻值要稍大些一般来说，约为待测电阻的3-10倍。二、分压接法和限流接法的比较滑动变阻器接入电路后，它本身也要消耗电能，不同的接法造成的功率消耗是不一样 的。当负载R通过相同的电流I时，分压电路接法中的总电流I=I+I ；在限流接法电路中RR aP的总电i=i。故分压式接法时电路总电流大，电源的输出功率(p=iu )较大，也就是说电 Ro路消耗的额外功率大。结合上述分析滑动变阻器的分压接法和限流接法对电压、电流等的控制作用见
10、下表：负载R上电压U调节范 围负载R上电流调节范围闭合电键前触头处位置相同条件下电路消耗的总功率分压错误!UWUWU错误! WI.W错误！aU丄接法限流 接法OWUWU0OWI W错误！RaU (I +I )0RaP比较分压电路调节范围大分压电路调节范围大都为了保护电路限流电路能耗较小三、滑动变阻器分压接法和限流接法的选择滑动变阻器分压接法和限流接法都能调节负载的电流（电压），但在相同条件下的调节 效果不同，实际应用要根据情况恰当地选择适当的方法.通常情况下（满足安全条件），由于 限流电路能耗较小，结构连接简单,因此，优先考虑以限流接法为主 1在下面三种情况下必须选择分压接法：a. 要使某部分
11、电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才 能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路）b如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接 法时，无论怎样调节，电路中实际电流（电压）都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流 （电压），为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路.c.伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时， 即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量 求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待
12、 测电阻上的电流（电压）,应选择滑动变阻器的分压接法。2以下情况可选用限流接法：a. 测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载 电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R0，采用滑动变阻器限流接法。b. 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求，应采用滑 动变阻器限流接法.c. 没有很髙的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节 能因素采用滑动变阻器限流接法。综合上述，可得到如下结论：（1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需要从零开始连读可调电压，应选图乙 的分压电路；（2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或
13、等于被测电阻R的额定电流，必须采 用分压电路；（3）/严 只时，为使被测电阻中电流有明显变化，也应选分压电路; - - （4）当时（或两者相差不多），虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控 制.或两种电路都满足实验要求时.但图甲的限流电路具有节省电能、电源负担轻、电路连 接简便等优点，应选图甲的限流电路较好.【例题讲解】 用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。例1、（广东卷）用图3中所给的实验器材测量一个“12V, 5W 的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A、0。6A两档, 内阻可忽略，电压表有15V、3V两档，内阻很大.测量时要求加 在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V。
14、按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。其次测量时电流表的指针位置如下图（b）所示，其读数为 A 要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式 电路。若接成限流式，当改变滑动变阻器的阻值时，电路中电流变化不明显，测得的电压 和电流取值范围小.例2、为了测定一个“6。3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值可供选择的器材 有：A.电流表（03A,内阻约0.04Q） B。毫安表（0300mA，内阻约4Q） C.电压表（010V,内阻10KQ）D.电压表（03V,内阻10KQ） E。电源（额定电压6V最大允许电流2A）F.电源（额 定电压9V,最大允许电流
15、1A）G.可变电阻（阻值范围010Q，额定电流1A） H。可变电阻（阻值范围050 Q，额定功率0。5W） I.导线若干根，电键一个。为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是_. （用字母代号填写）在右边虚线框内画出电路图，并把图6所示实物图用线连接起来。分析：表及内外解法的选取小电珠的额定电流i额=u=6- a额 U 6.30.16A=16mAV300mA,电流表应选B. U =6。3VV10V,额电压表选C,电源选F。R珠=兽珠 P6.32TQ40 Q比10K Q小得多，仅比毫安表内阻大10倍,故选用安培表外接法. 滑动变阻器及连接方法的选取9将可变电阻H接到电源两端，其上电流大若致为1=A=0。18A，而H的额定电流IH飞05 =0.1A0.18A,而G的额定电流为1A,故从安全性上考虑PI不宜选用H。由于40Q是可变电阻G的中值的8倍，故选用
