电流表电压表伏安法测电阻.ppt

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 二 把小量程电流表G改装成电压表V 原理 在电流计上串联一个分压电阻 并在电流计的电流刻度上标出相应的电压值 改装后的电压表量程为U 由U IgRg IgR知应串联电阻阻值为 电压表量程为原来的n倍时 需串联的电阻阻值为 n 1 Rg 电压表的内阻为RV nRg 三 把小量程电流表G改装成大量程电流表A 原理 在电流计上并联一个分流电阻 并在电流计的电流刻度上标出相应的电流值 改装后的电流表量程为I 由IgRg I Ig R知应并联电阻阻值为 电流表量程为原来的n倍时 需并联的电阻阻值为电流表的内阻为 思考 把两只完全相同的小量程电流表改装成不同量程的电压表 在串联后去测电压时 1 两表的示数是否相同 2 两表的指针偏转的角度是否相同 思考 若把两只完全相同的小量程电流表改装成不同量程的电流表 并联后去测电流时 1 两表的示数是否相同 2 两表的指针偏转的角度是否相同 例1 如果两个小量程电流表的满偏电流均为Ig 3mA 线圈电阻Rg 25 欲将其改装为满偏电流分别为0 6A和3A的电流表 则1 分别并联多大的电阻 2 将改装后的电流表串联后测电路中电阻的电流时 指针的偏角 1和 2有何关系 示数I1和I2有何关系 3 将改装后的电流表并联后测电路中电阻的电流时 指针的偏角 1和 2有何关系 示数I1和I2有何关系 1 2I1 I2 1 5 R1 0 125 R2 0 025 1 2 5 1I1 I2 四 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 20 R2 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 n1 30n2 150 R1 n1 1 Rg 2900 R2 n2 1 Rg 14900 R1 n1 1 Rg 2900 R1 R2 n2 1 Rg 14900 R2 12k 五 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 RRV R RV 当Rx较小时 用外接法 Rx RV 2 电流表内接法 IA IRUV UR UA R测 R实 R测 R RA 当Rx较大时 用内接法 Rx RA 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 Rx RA 用内接法 当Rx较小时 Rx RV 用外接法 B 临界值法 B 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 限流式电路电流表内接法RX RA 限流式电路电流表外接法RX RV 分压式电路电流表内接法RX RA 分压式电路电流表外接法RX RV 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 4 103 六 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 例4 测一个阻值大约为25k 的电阻 备有下列器材 电流表A1 0 100 A 2k 电流表A2 0 500 A 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 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 并将实物图连线 电流表选A2 电压表选V1电流表选内接法滑动变阻器选分压接法 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 0 100 A 2k 电流表A2 0 500 A 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 577 A 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 400 A 所以电流表选A2 500 A 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 3 5 RX在分压器电路中 一般滑动变阻器的阻值R 1 3 1 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 25K RA 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 0 100 A 2k 电流表A2 0 500 A 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0 20 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 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 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 R1 Rx R2 B R1 Rx R2 C R1 R2 Rx D R1 R2 Rx A 练 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 例5 现有一只电压表 一只定值电阻R0 1K 一只未知阻值的电阻Rx 为测定Rx的值 将R0与Rx串联后接电压为U的电路中 如图所示 用内阻RV 2K 的电压表先后接在R0 Rx两端 测得电压分别为U1 6V U2 12V 由此计算Rx U的值 例1 如果两个电流表的满偏电流均为Ig 3mA 内阻Rg 100 欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表 则 1 分别串联多大的电阻 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 3 将改装后的电压表并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 R1 900 R2 4900 1 2 U1 U2 1 5 1 2 5 1 U1 U2 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 A A1的读数比A2的读数大B A1指针偏转角度比A2指针偏转角度小C V1读数比V2读数大D V1指针偏转角度比V2指针偏转角度大 BC 练 用电流表内接法和外接法测量某电阻RX的阻值 测得的结果分别为R内和R外 则测量值与真实值RX从大到小的排列顺序是 例 如图示电路 电压表和电流表的读数分别为10V和0 1A 电流表内阻为0 2 求 待测电阻RX的测量值和真实值 五 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