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1、高中青年教师基本功竞赛之论文（巧记、妙用）闭合电路中伏安法测电阻误差分析和方法的选择大庆市第二十八中学 张永顺2012/9/26（巧记、妙用）闭合电路中伏安法测电阻误差分析和方法的选择张永顺（黑龙江省大庆市第二十八中学 163114）学完了电压表与电流表的改装后，学生会明白电压表与电流表都是有内阻的，在电路中用伏安法测电阻时，都会对电阻的测量存在不同程度的误差，如何选用电路才能使测量的误差较小。不管是误差的分析还是方法的选取总结起来就四个字“内大外小”一、 误差分析既然电表不是理想的，不管用内接法还是外接法，都是会存在误差的。1 外接法的误差分析：如图1（a）所示：为电流表内接法的电路图，其中
2、电流的示数为I，流过电阻的电流为IR，电压表的示数(电阻两端的电压)为U，电阻大小的测量值为R=U/I，而电阻的真实值为RX=U/IR，从电路中可以看出，由于电压表的分流作用而使IIR，所以RUR，所以RRX。内接法测量值会偏大。小结：用伏法测电阻时，用内接法测量时电阻偏大，用外接法测量时电阻偏小，即：内大外小二、 方法的选择图1类型一、（定性比较法）用RA和RV分别来表示电流表与电压表的内阻，当RXRA，RXRV，电流表的分压作用小，选用内接法；当RX R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器
3、的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，能耗小。当有两个变阻器供选择时，在满足电流、电压调节范围的情况下，选小电阻，这样调节的电压、电流变化就较均匀，移动相同距离，阻值变化小。四、 牛刀小试 巧解习题例题1.图4某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值，他先将电压表接在a点，读得两表示数分别为U13.0 V，I13.0 mA，然后将电压表改接在b点，读得两表示数分别为U22.9 V,I24.0 mA，如图所示，由此可知
4、电压表应接到_点误差较小，测得Rx值应为_.这个值比被测电阻的真实值相比会 （填“偏大”或“偏小”）。例题解析：两种接法中两表示数变化分别为：电压表UU1U2（3.02.9 ）V0.1 V，变化率为，电流表II2I1（4.03.0 ）mA1.0 mA，变化率为。很明显，电流表示数变化较电压表示数变化大，为了减小误差，利用上述方法总结的“内大外小”,应采用电流表内接法，即电压表应接到a点，当电压表接a点时，Rx1000。由于采用的是电流表的内接法，同样根据“内大外小”的方法，内接法的误差会偏大。例题2.电流表的内阻约为0.1，电压表的内阻约为10k,若待测电阻约为5，用伏安法测其电阻，应采用电流
5、表 接法，若待测电阻约为500,用伏安法测其电阻，应采用电流表 接法。例题解析：R0=10,当待测电阻R=5时，小于R0，根据“内大外小”，应选用电流表的外接法。当待测电阻R=500时，大于R0，根据“内大外小”，应选用电流表的内接法。五、 能力拓展与提升（以不变应万变）例题3用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下： 待测电阻Rx（阻值约30K） A.电压表1（量程015V，内阻50k）B.电压表2（量程03V，内阻10k）C.电流表1（量程01mA，内阻250）D.电流表A2(量程0500A，内阻500)E.电源1（电动势3V，内阻为：0.5）F.电源2（电动势16V，内阻为：2） G
6、.滑动变阻器（电阻0200） H.开关及导线若干（1）从上述器材中选出合适的器材（用字母表示）。（2）在方框中画出实验电路原理图。（3）由于误差，电阻的测量值会 （“大于”或者“小于”）其真实值。例题解析：因待测电阻Rx的阻值较大，故选大电源，提高电压和电流的值由于E=16V,电压表选AAVRx(1)ADFGH其实验电路原理图如下： ，选分压接法 ，根据“内大外小”的对于误差的分析，由于采用了电流表内接的方法，同样根据“内大外小”的方法，测量的结果会大于真实值。例题4一只小灯泡，标有“3V、0.6W”字样。现用右下图给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1。（滑动变阻器最大阻值为10；电源电
7、动势为12V，内阻为1；电流表内阻为1，电压表的内阻为10k）。（1）在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用 （选填“内接”或“外接”）法。滑动变阻器的连接方式应采用 （选填“分压式”或“限流式”）（2）将你所设计的实验电路图（尽量减小实验误差）画在左下方的虚线框中。（3）用笔画线当导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路（图中有三根导线已经 接好）。开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最 端（选填“左”或“右”）。（4）若小灯泡发光暗时的电阻为R2， 你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系为：R1 R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）例题解析：由题意可以计算出，
8、小灯光正常工作时的电阻R1约为15，而R0=100, R1R0，根据“内大外小”的方法，应选用电流表外接的方法。对于滑动变阻器的连接方式，如果采用限流的连接方式，小灯泡的电压变化范围为，即7.2V12V，已经超出了小灯泡的最大电压，所以应采用分压式的连接方式。这时灯泡两端的电压就可以从零开始变化，开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最左端。答案：（1）外接 分压式 （2）电路如图所示 （3）连接电路如图所示左 （若其他接法正确，同样给分） （4）大于学生按照总结好的“内大外小”方法，通过不断的思考与进一步的总结，将方法内化，为己所用，再通过相应电学实验题的练习，对高中电学实验的难点，基本上都能
9、突破和掌握。同时要说明，思考、总结、反复的应用才是学好物理最好的方法！H*L+14.8cmgqjtRxVBZF$I(M=27blfoisQwUAYD!H*L+15.8cmgqOtRxVBZF%J(M=27blfpisQwUAYE$H*L+15;9cmgqOuSxVBZF%J)N=26:akenhrPvTzXD#G&K-04.7blfpjtQwUAYE$I(L+15;9cmgqOuSyWBZF%J)N36:akeoisQvTzXD!H*L-04.8clfpjtRxVBYE$I(M=25;9dnhrOuSyWC#G&J)N37akeoisQwUzXD!H*L+04.8cmgpjtRxVBZF$I(
10、M=27bleoisQwUAYD!H*L+14.8cmgqOtRxVBZF%I(M=27blfpisQwUAYE!H*L+15;8cmgqOuSxVBZF%J)M=27blfpjtQwUAYE$I*L+15;9cmgqOuSyVBZF%J)N26:akeoisPvTzXD!H*K-04.8cqOtRxVBZF%J(M=27blfpisQwUAYE$H*L+15;9cmgqOuSxVBZF%J)N=26:akenhrPvTzXD#G&K-04.7blfpjtQwUAYE$I(L+15;9cmgqOuSyWBZF%J)N36:akeoisQvTzXD!H*L-04.8clfpjtRxVBYE$I(M=25;9dnhrOuSyWC#G&J)N37akeoisQwUzXD!H*L+04.8cmgpjtRxVBZF$I(M=27bleoisQwUAYD!H*L+14.8cmgqOtRxVBZF%I(M=27blfpisQwUAYE!H*L+15;8cmgqOuSxVBZF%J)M=27blfpjt
