电流表电压表伏安法测电阻LI.ppt

高三物理高考复习,第9章恒定电流,第3讲电流表电压表伏安法测电阻,构造：永磁体和放入磁场中可转动的线圈组成。,一、小量程电流表G(表头),三个参数（Rg、Ig、Ug）,内阻Rg,满偏电流Ig,满偏电压Ug,关系：Ug=IgRg,工作原理：线圈中有电流时，受磁场力的作用而转动，且有I，因此由电流表指针的偏转角度可得电流大小，且电流表刻度是均匀的。,电流表、电压表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的,二、电流表、电压表的改装(串并联知识的应用）,电流表G改装为电压表,原理：串联较大电阻分压。,改装原理图：,分压电阻：,电流表G改装为大量程电流表,原理：并联较小电阻分流。,改装原理图：,分流电阻：,【例1】：如果两个电流表的满偏电流Ig均为3mA，内阻Rg均为100，欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表，则：(1)分别串联的电阻R1和R2有多大？(2)将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时，指针的偏角1和2有何关系，示数U1和U2有何关系？如果并联呢？,解：,改装成3V电压表时应串联的电阻：,改装成15V电压表时应串联的电阻：,答案：(1)9004900(2)串联时：12，U1U215并联时：152，U1U2,将两只电压表串联后测电压，即如图所示连接，因流过表头的电流相同，故偏角12，而电压表内阻之间的关系为RV1/RV21/5，故电压表示数之比也为U1U215.,如果并联，则流过两个电流表的电流不同，故偏角不同，且152，但电压(即示数)相同，即U1U2。,三、三接线柱两量程电表,2、两量程电流表,1、两量程电压表,【例2】、如图是一个双量程电流表，Ig=0.5mA，Rg=200，计算R1和R2的阻值。,解：,（R1+R2）(I1-Ig)=IgRg,Ig（Rg+R2）=(I2-Ig)R1,得：R1=20R2=180,【例3】、如甲、乙图示是一个双量程电压表，Ig=1mA，Rg=100，计算R1和R2的阻值。,Ug=IgRg=0.1V，,R1=2900,R2=14900,R1=2900,R1+R2=14900,R2=12k,四、伏安法测电阻：1、常见的两种连接方式,电流表外接法,电流表内接法,1)电流表外接法,UV=URIA=IR+IV,R测R实（R测=R+RA）,当Rx较大时，用内接法。(RxRA),(小外偏小)(大内偏大),3)内接法与外接法的选择,A.当Rx较大时(RxRA)，用内接法。当Rx较小时(RxRV)，用外接法。,B.临界值法:,C.若电阻大小无法判断，可用试触法。a、电压表示数变化较大，说明待测电阻的阻值Rx可与电流表内阻RA相比较，待测电阻是小电阻，用外接法。b、电流表示数变化较大，说明待测电阻的阻值Rx可与电压表内阻Rv相比较，待测电阻是大电阻，用内接法。,练习：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，并空出伏特表的一个接头P，将P分别与a，b两点接触一下，如果安培表示数显著变化，则P应接在处，如果伏特表示数显著变化，则P应接在处。,a,b,a.若电流表示数变化明显，说明电压表分流作用较强，即Rx阻值较大，应采用“内接法”，S应接b。,b.若电压表示数变化明显，说明电流表分压作用较强，即Rx阻值较小，应采用“外接法”，S应接a。,限流式电路电流表内接法RXRA,限流式电路电流表外接法RXRV,分压式电路电流表内接法RXRA,分压式电路电流表外接法RXRV,伏安法测电阻电路,【例4】、用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20千欧,电流表的内阻约为10欧,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上(如右图所示)。(1)根据各点表示的数据描出I-U图线,由此求得该电阻的阻值Rx=欧(保留两位有效数字)。(2)画出此实验的电路原理图.,2.4103,五、选择器材和电路的一般原则,1.安全性原则-不超过电表量程或最大值,2.精确性原则-尽量减小测量误差a.选择量程时，尽量使得在读数时，电流表、电压表指针的偏角超过满刻度的2/3，欧姆表指针尽量在表盘的中间附近。b.多次重复测量，求平均值。,3.简便性原则,安全精确简便,3+2P112【例1】,2、“替代法”测电阻要测量一个未知电阻Rx的阻值(阻值约为4)，现有如下器材：读数不准的电流表A(满偏电流约为0.6A)，滑动变阻器R(最大阻值20)，电阻箱R1(最大阻值99.9)，电源E1(电动势为2V，内阻不计)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干现要求尽量精确地测量Rx的阻值,(1)画出实验电路图；(2)写出主要实验步骤,【解析】本题提供了一个读数不准的电流表，所以无法直接读出读数，因此可利用电阻箱等效替代的方法来测量未知电阻根据实验所给器材，设计实验电路如右图所示,(2)主要步骤：闭合S1，将S2与Rx接通，记下电流表指针所指位置；将S2与R1接通，调节R1的阻值，使电流表指针指在原来的位置，记下R1的值；则RxR1.【答案】见解析,3、“半偏法”测电阻有一电流表，量程为1mA，内阻Rg约为100.要求测量其内阻可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为99999.9；滑动变阻器甲，最大阻值为10k；滑动变阻器乙，最大阻值为2k；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，内阻不计；开关2个，导线若干,采用的测量电路图如右图所示，实验步骤如下：a断开S1和S2，将R调到最大；b.合上S1，调节R使满偏；c.合上S2，调节R1使半偏，此时可以认为的内阻RgR1.试问：,(1)在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择_；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择_；电源E应该选择_(2)认为内阻RgR1，此结果与Rg的真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“相等”),【答案】(1)R0甲E2(2)偏小,【解析】本题考查对实验器材的选取、半偏法测电流表的内阻和误差分析及探索实验的能力(1)此为半偏法测电流表内阻，R1只能选用电阻箱R0，以方便读数；闭合S2后，电路中总电阻发生变化，要减小实验误差，R应选滑动变阻器甲，电源应选E2.,(2)闭合S2后，回路总电阻变小，总电流变大，当电流表示数为原电流一半时，通过R1的电流比通过电流表的电流大，由并联电路的特点可知R1rg.【答案】(1)R0甲E2(2)偏小,【例5】：有一个电阻Rx，其阻值大约是25k，可供选择的器材是：电流表A1(0-100A,2k)电流表A2(0-500A,300)电压表V1(0-10V,100k）电压表V2(0-50V,500K）直流稳压电源E（15V，1A）滑动变阻器R(1k,1W)电键K和若干根导线试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。,解：1电压表、电流表的选择,若滑动变阻器用限流接法，,电路中的最小电流为,Imin=15V/26K=0.577mA=577A，,超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压器接法。,若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。,由于用分压器接法时，电阻RX中的最大电流为,Imax=10V/25K=0.4mA=400A，,所以电流表选A2（500A）。,2滑动变阻器的选择,滑动变阻器在电路中起调节电流电压的作用，为了使电流电压有较明显的变化，在限流电路中，一般滑动变阻器的阻值R（35）RX在分压器电路中，一般滑动变阻器的阻值R（1/31/5）RX在本题中不要求选择滑动变阻器。,3.安培表内接法和外接法的选择因为RX=25KRA=300所以采用安培表内接法,4分压电路和限流电路的选择,分压电路可以使待测电阻上的电压从零调到最大值，连线较复杂，分压电路消耗的额外功率大；限流电路对电压的调节范围较小但连线简单，限流电路消耗的额外功率小我们可根据这两种电路的特点，按照实验要求进行选择。,在上面例题中，如果用限流电路，因待测电阻值是滑动变阻器总阻值的25倍，所以变阻器对电流、电压的的调节作用很小这里我们应该选用调节作用范围大的分压器电路,解答:根据上述分析，选择电流表和电压表应为：,电流表A1(0-100A,2k)电流表A2(0-500A,300)电压表V1(0-10V,100k）电压表V2(0-50V,500K）,选择接法：电流表用，变阻器用，,内接法,分压器接法,画出实验电路图如下：,实物图连线如图示：,【例6】：用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1，伏特表的量程为3V，内阻为几K；电源的电动势为6V，变阻器的阻值为020。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。,解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：,练：用伏安法测电阻，采用电流表内接法和外接法，测得某电阻Rx的阻值分别为R1和R2，则所测的测量值和真实值Rx之间的关系是（）（A）R1RxR2（B）R1RxR2（C）R1R2Rx（D）R1R2Rx,A,例：用内阻为3000的电压表和内阻为10的电流表测电阻，在图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60V，电流表的示数都是0.2A。求：（1）R1的测量值、真实值。（2）R2的测量值、真实值。,300,290,300,333,乙,六、改装电压表的校对,电路图如图示,V为标准电压表，R为滑动变阻器(分压器接法),虚线框中为改装电压表。,改变变阻器R的滑片位置，使电压表的示数分别为0.5V、1.0V、1.5V、2.0V核对改装电压表的示数是否正确,并算出改装的电压表满刻度时的百分误差。,例：改装的电压表满刻度3V时，标准电压表V的读数为3.1V，则百分误差,例1、四个相同的电流表分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2，A1的量程大于的量程A2的量程，V1的量程大于V2的量程，把它们接入如图所示的电路，闭合开关后（）AA1的读数比A2的读数大BA1指针偏转角度比A2指针偏转角度小CV1读数比V2读数大DV1指针偏转角度比V2指针偏转角度大,BC,返回,例1、有一个G表头，内阻Rg=10，满偏电流Ig=3mA，把它改装成量程为3V的电压表，要串联一个多大的电阻R？,例2、有一个G表头，内阻Rg=25，满偏电流Ig=3mA，把它改装成量程为06A的电流表，要并联一个多