电学实验：电阻的测量.ppt

电学实验 电阻的测量 恒定电流 高中物理 一 伏安法测电阻 2 测量电路 误差分析 电压表分流 电流表分压 减少误差的方法 rv rx 小 ra rx 大 3 内接法与外接法的选择 电流表的内接法 电流表的外接法 比较法 条件 已给出r的估计阻值 试触法 条件 未给出r的估计阻值 选择方法 将电压表分别接a b两点 看哪个电表变化示数显著 内接法 外接法 选择方法 结论 大电阻用内接法 小电阻用外接法 练习1 一个未知电阻rx无法估计其电阻值 某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次 如图所示 按甲图测得数据是2 8v 4 0ma 按乙图测得数据是2 7v 5 0ma 由此可知按图所示的电路测量的误差较小 rx的真实值更接近于 甲 乙 甲 700 比较其相对变化量的倍数 既 比较 u u1与 i i1的倍数关系 u u1 i i1 内接法 u u1 i i1 外接法 二 滑动变阻器电路 1 电路图 分压电路 滑动头从a滑向brx上电压变化范围 设r 0 e e 0 接通电键时滑动头初始位置应处于 a端 a端 限流电路 2 供电电路的选择方法 减少误差 电表变化范围大 器材安全 a 要求电压或电流从零开始连续调节 或要求测量范围尽可能大 给定表格数据或图像从零开始 c 采用限流接法时最小电流或电压都超过电表量程 b 滑动变阻器的阻值太小 一般小于待测电阻的阻值 r滑 rx 若接入限流电路 则电表的变化范围太小 必须用分压电路的三种情况 限流接法一般没有特殊要求 操作简单 能耗小 甲 限流内接 乙 限流外接 分压内接 分压外接 丙 丁 基本电路图 例 用伏安法测量一定值电阻 实验器材如下 a 待测量电阻rx 约30k 1w b 直流电流表 量程0 500 a 内阻300 c 直流电压表 量程0 15v 内阻30k d 直流稳压电源 输出电压20v e 滑动变阻器 0 2k 0 3a f 开关 导线等 电路选 b 电源的选择 根据电阻的额定电压和电表的量程确定 电流表电压表的选择 根据电阻的额定电压 额定电流确定 或根据电源的电动势确定电压 电表的变化范围尽可能在满偏刻度的三分之一以上 滑动变阻器 限流接法 滑动变阻器的阻值在待测电阻阻值的10倍以内 分压接法 滑动变阻器的阻值小些好 三 实验器材的选择 练习1 用伏安法测量某一电阻rx阻值 现有实验器材如下 待测电阻rx 阻值约5 额定功率为1w 电流表a1 量程0 0 6a 内阻0 2 电流表a2 量程0 3a 内阻0 05 电压表v1 量程0 3v 内阻3k 电压表v2 量程0 15v 内阻15k 滑动变阻器r0 0 50 蓄电池 电动势为6v 开关 导线 为了较准确测量rx阻值 电压表 电流表应选 设计测量电路 画出电路图 a1v1 供电电路 限流接法 测量电路 外接法 练习2 欲用伏安法测定一段阻值约为5 左右的电阻 要求测量结果尽量准确现备有以下器材 a 电池组 3v 内阻1 b 电流表 0 3a 内阻0 0125 c 电流表 0 0 6a 内阻0 125 d 电压表 0 3v 内阻3k e 电压表 0 15v 内阻15k f 滑动变阻器 0 20 额定电流1a g 滑动变阻器 0 2000 额定电流0 3a h 电键 导线 上述器材中应选用 填各器材字母代号 实验电路应采用电流表接法 为使通过待测金属导线的电流强度能在0 0 5a范围内改变 请按要求画出测量待测金属导线电阻rx的电路图 acdfh 外 四 实物连接 用铅笔 1 根据题给条件确定滑动变阻器连接方式 2 参照实物在图中的位置画出电路图 并在电路图上标出仪表正负极 3 按先串后并顺序连接电路 4 对照电路图检查 特别注意下述连接是否正确 电键位置 电键控制整个电路 滑动变阻器滑动接线柱的位置 不能接到滑片或腿上 接线上柱 连线不交叉 仪表量程及正负极 电流必须从正极流入 负极流出 电路顺着连 从正极流入回到负极 接在接线柱上 不能接在腿上 接在接线柱上 不能接在滑动头上 滑动变阻器阻值是零 不能调节 滑动变阻器阻值最大 不能调节 分压外接 分压外接 接线应上柱 分压外接 分压外接 连线不能交叉 分压外接 分压外接 分压外接 分压电路不受电键控制 分压内接 分压内接 限流外接 限流内接 限流内接 练习1 测定金属丝的电阻 阻值3 5 时 给定的实验器材的实物如下图所示 要求通过金属丝的电流可以在0 0 6a之间变化 请在方框中画出实验电路图 并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图 解 实验电路图如图示 连线图如图示 2007年理综山东卷23 23 检测一个标称值为5 的滑动变阻器 可供使用的器材如下 a 待测滑动变阻器rx 全电阻约5 电阻丝绕制紧密 匝数清晰可数 b 电流表a1 量程0 6a 内阻约0 6 c 电流表a2 量程3a 内阻约0 12 d 电压表v1 量程15v 内阻约15k e 电压表v2 量程3v 内阻约3k f 滑动变阻器r 全电阻约20 g 直流电源e 电动势3v 内阻不计h 游标卡尺i 毫米刻度尺j 电键s导线若干 2页 题目 3页 4页 末页 1 用伏安法测定rx的全电阻值 所选电流表 填 a1 或 a2 所选电压表为 填 v1 或 v2 2 画出测量电路的原理图 并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路 电路原理图和对应的实物连接如图 a1 v2 2页 题目 3页 4页 末页 2 解 方案一 分压接法 方案二 限流接法 2页 题目 3页 4页 末页 解析 方案一 需要的器材 游标卡尺 毫米刻度尺主要操作步骤 数出变阻器线圈缠绕匝数n用毫米刻度尺 也可以用游标卡尺 测量所有线圈的排列长度l 可得电阻丝的直径为d l n用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径d 可得电阻丝总长度l n d l n 重复测量三次 求出电阻丝直径和总长度的平均值 方案二需要的器材 游标卡尺主要的操作步走骤 数出变阻器线圈缠绕匝数n用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径d1和瓷管部分的外经d2 可得电阻丝的直径为d 电阻丝总长度l d1 d2 重复测量三次 求出电阻丝直径和总长度的平均值 四 实物连接 用铅笔 1 根据题给条件确定滑动变阻器连接方式 2 参照实物在图中的位置画出电路图 并在电路图上标出仪表正负极 3 按先串后并顺序连接电路 4 对照电路图检查 特别注意下述连接是否正确 电键位置 电键控制整个电路 滑动变阻器滑动触头的位置 不能接到滑片或腿上 接线上柱 连线不交叉 仪表量程及正负极 电流必须从正极流入 负极流出 电路顺着连 从正极流入回到负极 1 无电流表 根据伏安法测电阻的基本原理可知 无电流表时只要找到能够等效替代电流表的其他器材即可 比如 1 已知电阻与理想电表并联替代电流表 如图1所示 2 用已知内阻的电压表替代电流表 如图2所示 伏安法测电阻基本情景变式 2 无电压表 根据伏安法测电阻的基本原理可知 无电压表时只要找到能够等效替代电压表的其他器材即可 比如 1 已知电阻与理想电流表串联替代电压表 如图4所示 2 无电压表时的等效替代法 如图5所示 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 2 两只同种电表 若知道一只的内阻 就可以测另一只的内阻 3 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 练习1 用伏安法测量一个电阻 器材有 待测电阻rx 约为50 电流表 量程为100ma 内阻 电压表 量程为 内阻 k 电源 r 0 滑动变阻器 最大值 00 允许最大电流 开关 个 导线若干 根据器材规格和实验要求画出实验电路图 练习2 某电压表的内阻在20k k 之间 现要测量其内阻 实验室提供下列器材 待测电压表 量程为 电流表 量程为 滑动变阻器r 最大阻值为1k