电学实验中两种电表和两种控制电路接法的选择

3电学试验中两种测量和掌握电路接法的选择伏安法测电阻伏安法U U依据局部电路的欧姆定律I＝RR＝I，因此，只要用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，就可以求出未知电阻的阻值R。利用电压表和电流表测电阻的方法，叫做伏安法。伏安法测电阻的原理U局部电路欧姆定律：R＝I伏安法测电阻的两种接法问题：现有以下仪器：电源、电压表、电流表、电键和特测电阻各一只，请同学们设计测量电阻的电路图.VAVAR①外接法由于电流表接在电压表跨接的两点以外的电路中，故称为外接法。外接法电路如右图所示。VAVAR由于电流表接在电压表跨接的两点以内的电路中，故称为内接法。内接法电路如右图所示。伏安法测电阻的误差分析电阻趋近于无穷大，两种电路的测量结果怎样？〔一样〕我们在初中争论的就是这种抱负状况下面对两种接法的误差作一分析。①外接法的误差请同学们思考：问题：用外接法电路测量时，电压表测量的是哪里的电压？〔是待测电阻两端的电压〕问题：电流表测量的是通过待测电阻的电流吗？为什么？不是。由于电压表有分流，所以电流表测出的是通过待测电阻和电压表的电流之和。问题：电流表的读数比实际流过待测电阻的电流大还是小？〔大〕a．误差产生的缘由由于电压表的分流作用。b．测量值与真实值之间的关系U U UR ＝ R ＝＝－测 I 真 I I I－R V在外接法中，测量的是待测电阻与电压表并联后的总电阻，由上面的公式可知R ＜R测 真VRV

R

R测呢？真分析：外接法测得的电阻R

是待测电阻与电压表电阻的并联值，即测－RR RR－R ＝ 真 V

解得：R ＝测 V测 R＋R真 V

真 R RV 测②内接法的误差请同学们思考：〔电流表测量的是通过待测电阻的电流〕问题：电压表测量的是待测电阻两端的电压吗？为什么？不是。由于电流表要分去一局部电压，所以电压表测出的是加在待测电阻与电流表两端的电压之和。问题：电压表的读数比待测电阻两端的实际电压大还是小？〔大〕误差产生的缘由由于电流表的分压作用。测量值与真实值之间的关系UR ＝

U U＝R＝－R测 I 真 I I A在内接法中，测量的是待测电阻与电流表串联后的总电阻，由上面的公式可知R ＞R测 真ARA

R

测分析：内接法测得的电阻R

是待测电阻与电流表电阻的串联值，即测＋R ＝R R＋测 A 真解得：R

＝R －R真 测 A伏安法测电阻的电路选择定量判定法通过上述分析可以知道：无论承受电流表外接法还是电流表内接法，测量电阻都有误差，那么哪种电路的测量结果更接近待测电阻的真实值呢？V ①当R>>RV 流表外接法。x ②假设R>>Rx 电流表内接法。X A V X x A ③当R/R＞R/R 即R＞RRX A V X x A RRA VR/R＜R/RRRA V

时，电压表分流作用小，应选用外接法。RRRA V当R =x

时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，两种方法均可试触法A在R 、R 均不知的状况下，可承受试触法。如下图，分别将a端与b、c接触，如AV前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应承受外接法。ababc滑动变阻器的分压、限流接法：为了转变测量电路〔待测电阻〕两端的电压〔或通过测量电路的电流器与电源连接作为掌握电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式。甲 乙如图〔甲〕为滑动变阻器的限流式接法，R 为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动XERR

X ~ER 是R XX待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻)。如图〔乙〕是滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一局部电阻并联，该接法对待测电阻供电电压的调整范围是：0~E〔不计电源内阻时。选取接法的原则：①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开头连续可调，须用分压式接法。Rx比滑动变阻器的总电阻R大得多时，须用分压式接法，此时假设承受限流式接法对电路根本起不到调整作用。〔电压〕仍超过电〔电压〕时，应承受变阻器的分压式接法〔安全第一〕Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开头起调，可用限流式接法。⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，由于限流电路构造简洁，能耗小。当有两个变阻器供选择时，在满足电流、电压调整范围的状况下，限流电路，滑动变RRx2~5RRx的格外之一到百分之一。这样调整的电压、电流变化就较均匀，便于调整。点评：一般来说，总阻值比待测电阻小的滑动变阻器承受分压，总阻值比待测电阻大的滑动变阻器承受限流稳固练习某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值，他先将电压表接在a点，读得两表示数分别为U＝3.0V，I＝3.0mA，然后将电压表1 1改接在b点，读得两表示数分别为U＝2.9V,I＝4.0mA，如图所2 2示，由此可知电压表应接到 点误差较小，测得Rx值应为 Ω.解析：两种接法中两表示数变化分别为：ΔU＝U1－U2＝〔3.0－2.9〕V＝0.1VΔI＝I－I＝〔4.0－3.0〕mA＝1.0mA2 1ΔU 1 ΔI 1则U ＝30，1

I ＝31减小误差，应承受电流表内接法，即电压表应接到a点。Ux当电压表接a点时，R＝I1＝1000Ω。x1电流表的内阻约为0.1Ω，电压表的内阻约为10kΩ,假设待测电阻约为5Ω，用伏安法测其电阻，应承受电流表 接法，假设待测电阻约为500Ω,用伏安法测其电阻，应承受电流表 接法。答案：外接法内接法电流表外接法，测量结果偏小。在伏安法测电阻的试验中，试验室备有以下器材：A．待测电阻R10Ω左右电压表Vl6V，2kΩ电压表V215V10kΩ电流表Al0.6A0.2Ω电流表A23A0.02Ω电源：电动势E=12V滑动变阻器l10Ω2A250Ω0.2AI．导线、电键假设干为了较准确测量电阻阻值，在上述器材中选出该试验所用器材 (填器材前面的字母代号)。在虚线框内画出该试验电路图。答案：(1)ABDFGI(2)外接、分压电路〔图略〕一只小灯泡，标有“3V、0.6W”字样。现用右以下图给出的器材测量该小灯泡正常发光时的R1〔10Ω；电源电动势为12V，内阻为1Ω；电流表内阻为1Ω10kΩ。在设计电路的过程中为了尽量减小试验误差电流表应承受 〔选“内接”“外接法滑动变阻器的连接方式应承受 〔选“分压式“限流式〕将你所设计的试验电路图〔尽量减小试验误差〕画在左下方的虚线框中。用笔画线当导线，依据设计的电路图将实物图连成完整的电路〔图中有三根导线已经接好开头时滑动变阻器的滑动触头应当移到最 〔选“左“右。假设小灯泡发光暗时的电阻为R2，你依据所学的学问可推断出R1与R2的大小关系为：R1R2〔〕 答案〔1〕外接 分压式电路如下图连接电路如下图左〔假设其他接法正确，同样给分〕大于本章试验分析描绘小灯泡伏安特性曲线：RRA VA要求电压从零开头，掌握电路承受分压；小灯泡电阻