高考物理实验：伏安法测电阻

1、电学实验电学实验之伏安法测电阻之伏安法测电阻恒恒定定电电流流高中物理高中物理2、测量电路测量电路:RXAV（）电流表外接法）电流表外接法AVRX（）电流表内接法）电流表内接法I测测 =IX+IVR测测 R真真R测测 = RX + RA1、原理：部分电路欧姆定律原理：部分电路欧姆定律 R测测 =U测测I测测误差分析误差分析：电压表分流电压表分流电流表分压电流表分压减少误差的方法：减少误差的方法：RVRX(小小)RARX(大大)3、内接法与外接法的选择、内接法与外接法的选择电流表的内接法电流表的内接法电流表电流表的外接法的外接法RAVARV 比较法比较法阻值比较法：当阻值比较法：当 RAR用外接法

2、用外接法 试触法试触法条件：未给出条件：未给出R的估计阻值的估计阻值选择方法：将电压表分别接选择方法：将电压表分别接a、b两点，两点，看哪个电表变化示数显著。看哪个电表变化示数显著。 临界值方法临界值方法:RabAV结论：大电阻用内接法，小电阻用外接法结论：大电阻用内接法，小电阻用外接法“大内大内小外小外”“安内伏外安内伏外”“大内大大内大” 内接法内接法外接法外接法“小外小小外小”Rx Rx VARRVARR基础自测基础自测3：一个未知电阻一个未知电阻Rx无法估计其电阻值，某同学用伏安法测无法估计其电阻值，某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次，如图所示，按甲图测得数据是电阻的两种电路各测

3、量一次，如图所示，按甲图测得数据是2.8V、4.0mA,按乙图测得数据是按乙图测得数据是2.7V、5.0mA,由此可知选由此可知选 图所示的电图所示的电路测量的误差较小，路测量的误差较小， Rx的真实值更接近于的真实值更接近于 。甲甲乙乙甲甲700RAVARV1、电路图、电路图分压电路分压电路 滑动头从滑动头从a滑向滑向bRX上电压变化范围上电压变化范围( 设设 r = 0 ) ER0R0E+ RE0接通电键时滑动头接通电键时滑动头初始位置应处于初始位置应处于 a 端端 a 端端限流电路限流电路RXEkRabRXEkRab2、供电电路的选择方法供电电路的选择方法(滑动变阻器分压接法或限流滑动变

4、阻器分压接法或限流接法）接法） a、要求电压或电流从、要求电压或电流从零零开始连续调节选分压接法（开始连续调节选分压接法（给给定表格数据或图像从零开始）。定表格数据或图像从零开始）。d、采用限流接法时、采用限流接法时最小最小电流都超过电表量程或用电器电流都超过电表量程或用电器的额定电流时，改选分压接法。的额定电流时，改选分压接法。c、滑动变阻器的阻值太小，一般小于待测电阻的阻值、滑动变阻器的阻值太小，一般小于待测电阻的阻值(R滑滑RX),若接入限流电路，则电表的变化范围太小。若接入限流电路，则电表的变化范围太小。 f、当用电器的电阻比滑动变阻器的全值电阻小或者两者、当用电器的电阻比滑动变阻器的

5、全值电阻小或者两者差不多时，一般选择限流接法。差不多时，一般选择限流接法。b、要求、要求测量范围尽可能测量范围尽可能大一般选分压接法（要求测多大一般选分压接法（要求测多组数据）。组数据）。e、两种电路都能满足实验要求时，优先选用限流接法。、两种电路都能满足实验要求时，优先选用限流接法。 【典例分析典例分析】、已知电阻丝的电阻约为、已知电阻丝的电阻约为10，现备有下，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材应选用的器材有有 （只填代号）。画出用伏安法测上述电阻丝电（只填代号）。画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图。阻的电路图。 A、量程是、量程是0

6、.6A，内阻是，内阻是0.5的电流表；的电流表； B、量程是、量程是3A，内阻是，内阻是0.1电流表；电流表； C、量程是、量程是3V，内阻是，内阻是6k电压表；电压表； D、量程是、量程是15V，内阻是，内阻是30k 电压表电压表 E、阻值为、阻值为01k ，额定电流为，额定电流为0.5A的滑动变阻器；的滑动变阻器； F、阻值为、阻值为010 ，额定电流为，额定电流为2A的滑动变阻器；的滑动变阻器； G、蓄电池（、蓄电池（6V）；）； H、开关一个，导线若干；、开关一个，导线若干；电源的选择：电源的选择：根据电阻的根据电阻的和和确定。确定。电流表电流表 电压表的选择：电压表的选择：根据电阻的

7、根据电阻的确定，或根据电源的确定，或根据电源的确定电压表。电表的变化范确定电压表。电表的变化范围尽可能在满偏刻度的围尽可能在满偏刻度的以上。以上。滑动变阻器：滑动变阻器：根据电路中可能出现的根据电路中可能出现的电压或电流范围电压或电流范围选选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值额定值注意：结合实际考虑精度。注意：结合实际考虑精度。 【合作学习合作学习】1：这位同学在一次测量时，电流表、电：这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图所示电流表读数为压表的示数如图所示电流表读数为_A，电压，电压表读数为表读数为_V由图中电流表、

8、电压表的读数可由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为计算出金属丝的电阻为_. 0.462.405.22 【合作学习】【合作学习】2： 为了较准确测量为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选阻值，电压表、电流表应选 设计测量电路，在右侧空白处画出电路图。设计测量电路，在右侧空白处画出电路图。EkRabAVRXV1 、A1 【合作学习】【合作学习】3： 上述器材中应选用上述器材中应选用 （填各器材字母代号）（填各器材字母代号） 实验电路应采用电流表实验电路应采用电流表 接法接法 为使通过待测金属导线的电流强度能在为使通过待测金属导线的电流强度能在00.5A范范围内改变围内改变,请按要求

9、画出测量待测金属导线电阻请按要求画出测量待测金属导线电阻Rx的电的电路图路图EkRabAVRXA C D F G外外 高中物理实验 伏安法测电阻伏安法测电阻 1. 基本原理： 伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律 ，只要测出元件两端电压和通过的电流，即可由欧姆定律计算出该元件的阻值。2. 测量电路的系统误差控制：（1）当 RX远大于RA 时，电流表内接；当临界阻值 时，采用电流表的内接；当采用电流表内接时，电阻测量值大于真实值，即 （如图1所示）。 一一. 伏安法测电阻基本原理伏安法测电阻基本原理（2）当 RX远小于RV 时，电流表外接；当临界阻值 时，采用电流表的外接；当采用电流表外接时，电阻的

10、测量值小于真实值，即 （如图2所示）。 3.滑动变阻器有限流接法与分压接法两种选择. 控制电路的安全及偶然误差：（1）滑动变阻器限流接法。一般情况或没有特别说明的情况下， 由于限流电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑限流连接方式。限流接法适合测量小电阻或与变阻器总电阻相比差不多或还小，（如图3所示）。 （2）滑动变阻器分压接法。选用滑动变阻器分压连接方式:(1)若采用限流电路，电路中的最小 电流仍超过用电 器的 额定电流时；(2)当用电器电阻远大于滑动变阻器总电阻值，且实 验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组实 验数据）时;(3)要求某部分电路的电压从零开始可连续变化时.（如图4所示）。

11、二、伏安法测电阻的原始模型二、伏安法测电阻的原始模型:有电压表V 测U有电流表A 测 I例题.为尽可能准确测量一个定值电阻的阻值，提供以下器材：A.待测电阻Rx （约30）B.电流表A（100mA，内阻约25）C.电压表V（量程3V，内阻约5 k）D.直流电源E（电动势4V，内阻忽略）E.滑动变阻器（5，额定电流1 A） F.开关、导线若干试画出测量Rx的电路原理图三、应变创新三、应变创新 1. 无电流表。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5）； （2）用已知内阻的电压表替代电流表

12、（如图6）； （3）无电流表时的半偏法（测量电压表内阻） （如图8）。题2.电阻Rx阻值约为10 k，为尽可能准确测量其阻值，备有以下器材 A.电压表V1（3V，内阻r1=3k） B.电压表V2（15V，内阻r2约6K） C.电流表A （量程3A，内阻约0.1) D.滑动变阻器R1（10，额定电流3A） E.直流电源E（12V，内阻约2） F.开关、导线若干画出测量RX阻值的实验电路图；（1）找）找“电流电流”的创新的创新-例题示范例题示范创新模型1: 电压表(知内阻)当电流表用 11rUIX12UUUX1112rUUUIURXXX（2）找）找“电流电流”的创新的创新-各显其能各显其能题3.现

13、有以下器材电压表V1（量程3V，内阻约几千欧）电压表V2（量程15V，内阻约几十千欧）电流表A（量程3A，内阻约0.1)定值电阻R0（3.0k）滑动变阻器R（0-200）直流电源E（约6V，内阻不计）开关、导线若干画出测量电压表V1内阻的实验电路图；012RUUIX012111RUUUIUrX创新模型创新模型2: 用用V1 (待测待测). V2 .定值定值R0.找电流找电流2. 无电压表无电压表。 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9）（2）无电压表时的等效替代法（如图10）；（3）无电压表时

14、的半偏法（测表头内阻）（如图11）。（1）找）找“电压电压”的创新的创新-团结协作团结协作题4.欲测量一个电流表的内阻，备有下列器材A.待测电流表A1 （量程3mA，内阻约为50）B.电压表V（量程3V，内阻未知）C.电流表A2（量程15mA，内阻等于10）D.保护电阻R=120E.直流电源E（电动势2V，内阻忽略）F.滑动变阻器（总阻值10，额定电流0.5 A）G.开关、导线若干要求无论怎样调节变阻器，电流表都不会超量程。画出实验的电路图122111IrIIUr创新模型1:电流表(知内阻)当电压表用（2）找“电压”的创新-快乐体验题5.为测定电流表A1的内阻，器材如下：电流表A1（量程300

15、mA，内阻约5）电流表A2（量程600mA，内阻约为1）电压表V（量程15V，内阻约3 k）定值电阻R0（5）滑动变阻器R1（10，额定电流1A）滑动变阻器R2（250，额定电流0.3A）电源E（电动势3V，内阻不计）开关、导线若干待测电流表A1的示数从零开始变化。请画出实验电路图。 创新模型2: 用A1 (待测). A2 .定值R0.找电压 0112111RIIIIUr小 结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 四、伏安法的推广四、伏安法的推广 对一些特殊电阻，如电流表或

16、电压表内阻的测量，电路设计也有其特殊性：一是、要注意到其自身量程对电路的影响，二是、要充分利用其“自报电流或自报电压” 的功能。例例2：某电压表的内阻在20k50k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可供选用的器材：待测电压表V（量程3V）、电流表A1（量程200uA）、电流表A2（量程5mA）、电流表A3（量程0.6A）、滑动变阻器R（最大值1k、电源E（电动势4V），开关S。（1）所提供的电流表中，应选用_。（2）为了减少误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图。解析：解析：因为通过电压表的电流必须由电流表测定，所以电流表与电压表应串联，这实际上就是一种特殊的伏安法，电压表成了一个“

17、可自报电压的大电阻”，由于电压表内阻在20 k50k之间，电流表内阻与电压表内阻相比可忽略不计，而滑动变阻器R的阻值远小于电压表内阻，且实验要求测多组数据，因此实验电路中变阻器应接成分压式，这样电压表的电流在80uA200uA之间，故电流表应选A1。根据电流表、电压表示数，可求得电压表内阻五、比较法五、比较法 某些问题中，因实验器材不具备（缺电流表或电压表），或因实验条件限制，或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理，用“伏安法”的替代形式“比较法”来设计实验方案。例3从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。（1