伏安法测电阻及其变式的应用.doc

伏安法测电阻及其变式的应用自然科学是实验性科学，物理实验是物理学的重要组成部分理科综合对实验能力提出了明确的要求，即是“设计和完成实验的能力”，它包含两个方面：1独立完成实验的能力包括：理解实验原理、实验目的及要求；掌握实验方法步骤；会控制实验条件和使用实验仪器，会处理实验安全问题；会观察、解释实验现象，会分析、处理实验数据；会分析和评价实验结果，并得出合理的实验结论2设计实验的能力能根据要求灵活运用已学过的物理理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题一、 伏安法测电阻 二、变式纵向：伏安法及变式1电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻VAVA2两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻A2A1V1V23两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻RA1A2V2V1R 横向：除伏安法外，还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律（计算法）G2G2R21V1V2R21SS1替代法 GR2S2R1S1R1SVR22半偏法 【例1】 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（9001000）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V； 电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500； 滑动变阻器R ，最大阻值约为100；单刀单掷开关S，导线若干（1） 测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试在下边方框中画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注)（2）若电压表V1的读数用U1表示，电压表v2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=_【例2】实验室内有一电压表，量程为150mV，内阻约150现要测其内阻，为此，实验室提供如下器材：电流表 （有1.5mA，15mA与150 mA三个量程）干电池E（电动势为1.5V），阻值很小的滑动变阻器R，电阻箱R， 开关S（1） 请在方框中画出测电压表电阻的电路图（2） 你要测量的物理量有哪些 （3） 用这些物理量表示出待测电阻的计算公式 【例3】实验室中现有器材如下：要求测定电流表A3的内阻。电池E，电动势约10V内阻1； 电流表A1，量程10A，内阻约为0.2；电流表A2，量程300mA，内阻约为5； 电流表A3，量程250mA，内阻约为5；电阻箱最大值999.9， 滑动变阻器R2最大阻值100；单刀双置开关S2， 单刀单置开关S1，导线若干。（1） 在上边的方框中画出实验电路（2） 你要测量的物理量有哪些 （3） 用这些物理量表示出待测电阻的计算公式 作业：1、量程为3V的电压表V内阻约为3k，要求测出该电压表内阻的精确值实验中可供选用的器材有：电阻箱Ra（最大值9999.9，阻值最小改变量0.1）滑线变阻器Rb（最大阻值1000，允许最大电流0.2A）电源E（开路电压约为5V，内阻可忽略不计）开关S及导线若干（1）设计一个易于操作的测量电路，要求画出实验电路图并标出所用器材符号（4） 列出测量步骤，并写出计算电压表内阻的最后公式2、从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A的内阻r，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据. 电流表() 量程10 m，内阻r待测(约40 )电流表() 量程500 A，内阻750 电压表(V) 量程10 V，内阻10 k电阻(R) 阻值约100 ，作保护电阻用滑动变阻器(R) 总阻值约50 电池(E) 电动势. V，内阻很小电键(K) 导线若干(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r，则所用的表达式为_，式中各符号的意义是：_3、 现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50，内阻约为800850，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表，可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20；滑动变阻器R2，最大阻值100k；电阻箱R，最大阻值9999；定值电阻R0，阻值1k；电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3V；电池E3，电动势4.5V；（所有电池内阻不计），标准电流表A，满偏电流1.5mA；单刀单掷开关S1和S2；单刀双掷开关S3；电阻丝及导线若干（1）采用如图518（甲）所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为_，选用的电池为_甲 乙 丙图518（2）将G改装成两量程电流表，现有两种备选电路，如图518（乙）、（丙）所示图_为合理电路，另一电路不合理的理由是_（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用 来表示4、一只量程为1V，内阻RV约为900的电压表是由小量程电流表改装而成的，现在要测量它的内阻并对该表进行校正实验室提供了以下供选择的器材： A待测电压表 B标准电压表（量程1 V）C滑动变阻器（最大阻值1 000，额定电流1A）D滑动变阻器（最大阻值10，额定电流1A）E电阻箱（最大阻值9999,最小改变量0.1）F电阻箱（最大阻值999，最小改变量0.1 ）G电池组（电动势约3 V，内阻约1）H导线和开关若干（1）为了用半偏法测量该电压表的内阻，某同学设计了两种电路，如图上图甲、乙所示，要使测量较精确，应选择_（填“甲”或“乙”）电路在器材的选择上，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的器材中选用_（2）用上述方法测出的电压表内阻的测量值RV_（填“大于”、“等于”或“小于”）电压表内阻的真实值【例1】【点拨】 （1）本题中测量电阻的原理是并联分流或串联分压由于滑动变阻器的最大阻值远小于测量部分的阻值，且电源电动势大于两电压表的量程，在调节滑动变阻器的过程中，为保证电压表的安全，且其读数有明显的改变，滑动变阻器应采用分压式控制电路，电路原理图如图512甲或乙所示图512（2）实物连线如图513甲或乙所示图513（3）若采用甲电路，根据并联电路的电流分配关系，解得若采用乙电路，根据串联电路的电压分配关系，解得【点评】 本题主要考查电阻测量的原理、电路设计、实物连线等知识，测试设计简单实验方案的能力对于内阻已知的电压表，可作电流表使用使用电表时，必须考虑电表间的量程配置，本题要求电压表读数不小于量程的，因此，电压表V2与V1的位置不能互换进行实物连线时，应注意以下几个问题：a直流电表的正、负接线柱（正接线柱应连接在电路电势高端，负接线柱应连接在电路电势低端）；b电表的内外接法；c滑动变阻器的接法（限流或分压，接通电路后，应使电表读数最小）；d开关的连接（应在干路上，闭合前电表读数为零）【例2】（1）当电压满偏时，通过其电流1mA，故电流表选1.5mA量程若合上S后， =143（2）可把电压表当成量程为150mV、Rg=143表头处理，其改装后量程为10mA，则通过的满偏电流为=1.05mA由部分电路欧姆定律知=16.8【例3】（1）乙；D、E；大于【例4】解析：从题材中所给器材看我们可以选用替代法，但是题材中只给了一个普通的开关，如选用此法要对电路进行拆卸，比较麻烦。对于电流表或电压表在实际应用中我们可以把它们看成可以读出自身电流或电压的电阻，此题中给了三个电流表，但量程为10A的我们是不能用的，因为其它两个为毫安级，用它误差会太大。这样就剩下两个电流表（其中一个又是待测电阻），一个电阻箱，符合并联电路关系测量，但电流表内阻又有能忽略，所以不能直接采用图2-2电路。综上所述我们电路可以演变为图2-3这时A3可以测了出自身电流大小，A2所测为通过A3与电阻箱的总电流，通过电阻箱的电流IR=I总-IAIA/ I总-IA=R/RA3解；（1）电路如图2-3（2）需要测量的物理量有；待测电表的电流IA，通过电流表的电流I总，此时电阻箱的阻值R作业答案1、（1）如图所示（2）合上开关S，调节电阻箱阻值，使电压表指针在中央刻度处，记下电阻箱的阻值R1；再调节电阻箱电阻，便电压表指针指在满偏刻度处，记下电阻箱的阻值R2（或）2、(1)电路如图所示.(2)r；式中I、分别是电流表A、的读数，r、r分别是电流表、的内阻.题中直接判定必选的器材是电池E，电键K，导线若干.由A量程是10 mA，r约为40 ，E是电动势1.5 V，可判定必须再选电阻R，滑动变阻器R作为限流，才保证通过A的电流不至于超过10 mA.要测的电阻，通过A的电流值I可由读出，只要能测出A两端的电压U，则可求出r.测电压要用电压表，但是若将电压表与A并联，电流表A上的电压最多是 V.V，而电压表的量程是10 V，对0.43 V的电压来说，电压表的指针只是稍微偏转了一点点，这样测得的阻值误差太大.不符合题目要求，因而不能用电压表测电压.而电流表A的内阻r知道，通过电流表A的电流I可以读出，因而A两端的电压.若将A与并联，则即A两端的电压，由此可以求出A的内阻r，式中是A、并联时通过A的电流，滑动变阻R限流，分压接法均可.3、 解析： （1） 用此电路测量表头内阻的方法是半偏法 S2断开和S2闭合的两次操作中要求干路电流（Ig）近似不变，而满足这个条件必须使滑动变阻器R的阻值远大于Rg，因此滑动变阻器应选用R2而，显然E越大，R2越大，实验条件满足得越好，误差越小，所以，电池应选用E3（2）图518（乙）所示的电路较合理，因为图（丙）电路在通电状态下，更换量程时会造成两个分流电阻都未并联在表头两端，以致通过表头的电流超过其满偏电流而损坏图519（3）核对电路如图519所示为使改装后的电流表与标准表在01mA之间逐格核对，应选用分压电路由于和满偏电流和满偏电压都很小，为使滑动变阻器便于调节，即有较大的调节范围，