高中伏安法测电阻实验

-.z.伏安法测电阻实验电流表的两种接法：电流表接法〔如以下图所示〕测量值与真实值的关系：==造成测量误差的原因是电流表在电路中分压引起的，因此选择电流表接法要求电流表外接法〔如上图所示〕测量值与真实值的关系：==造成误差的原因是电压表在电路中分流引起的，因此要求：二、电流表外接法的选择：所谓伏安法测电阻中的外接法是相对电流表而言的，无论接还是外接，由于电表阻的影响，都会给测量带来影响，合理选择接法可以减小误差。1、假设的大小大致，可用以下三种方法来选择外接法。待测电阻较大，假设满足>>时，应采用接法，因为电流表的分压较小当待测电阻较小，假设满足<<,应采用外接法，因为这时电压表的分流作用很弱。可概括为："大偏大，小外偏小〞待测电阻的大小很难断定且满足>>而且满足<<时，可采用计算临界电阻值的方法：假设，说明较大，采用接法。假设，视为较小，采用外接法。本法也是判断外接法的常用方法。2、假设的关系事先没有给定，可用试触法确定外接法。可采用右图电路进展试触：只空出电压表的一个触头S，然后将S分别与a、b接触一下，并观察电压表和电流表的示数变化情况：=1\*GB3①假设电流表示数有显著变化，即，说明电压表的分流作用较强，即Rx的阻值大，应选用电流表接法。=2\*GB3②假设电压表示数有显著变化，即，说明电流表的分压作用较强，即Rx阻值小，应选用电流表外接法。三、滑动变阻器的两种接法〔1〕限流接法〔如下图〕的电压围为：注意：合上开关前要使滑动变阻器的阻值最大限流接法要比分压接法省电分压接法〔如下图〕：的电压围为：注意：合上开关前，滑片P应滑到a端四、滑动变阻器两种接法的选择在题中没有特别要求，又满足平安性原那么和方便性原那么的根底上可优先选用"限流式〞，但以下三种情况，滑动变阻器必须采用"分压式〞接法：=1\*GB3①假设题中要求所研究对象的电压从零开场连续增大时，那么必须采用"分压式〞；=2\*GB3②假设采用限流电路，电路中的最小电流大于用电器的额定电流或超过电表的量程时，那么滑动变阻器必须采用"分压式〞接法；=3\*GB3③当用电器的电阻远大于滑动变阻器的最大阻值，且实验要求的电压变化围较大或要求测量多组实验数据时，必须采用"分压式〞。滑动变阻器可用限流式的情况④负载电阻的阻值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场起调，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，因为限流电路构造简单，总功率较小。实验仪器的选择：1、首先考虑平安因素：所有仪器必须保证平安2、读数误差因素：减小误差3、对滑动变阻器：分压和分流4、仪器选择的一般步骤：〔1〕首先选择唯一性的器材；〔2〕草画电路图，〔暂不接电流表和电压表〕；〔3〕估算回路中的电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转，但不超过其量程的情况下，结合器材的规格，确定实验电路和实验器材。明确了上述根本要求之后，看下面的例证：例题1：用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：待测电阻Rx〔阻值约30KΩ〕A.电压表Ｖ1１〔量程0～15Ｖ，阻50ｋΩ〕B.电压表Ｖ2２〔量程0～3Ｖ，阻10ｋΩ〕C.电流表Ａ1〔量程0～1ｍＡ，阻250Ω〕D.电流表A2(量程0～500Ａ，阻500Ω)E.电源Ｅ1１〔电动势3Ｖ，阻为：0.5Ω〕F.电源Ｅ2２〔电动势16Ｖ，阻为：2Ω〕G.滑动变阻器〔电阻0～200Ω〕H.开关及导线假设干(1)从上述器材中选出适宜的器材＿＿＿＿＿〔用字母表示〕。〔2〕在方框中画出实验电路原理图。解析：因待测电阻Rx的阻值较大，应选大电源，提高电压和电流的值AVAV由于E=16V,电压表选ARxRx其实验电路原理图如下：，选分压接法，选接法例题2.图a为某一热敏电阻〔电路符号为，其电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图．〔1〕为了通过测量得到图a所示I－U关系的完整曲线，在图b和图c两个电路中应选择的是图___▲______；I/mAU/V123456750I/mAU/V12345675040302010O图a〔电源电动势为9V，阻不计，滑动变阻器的阻值为0－100Ω〕．VAVA图bVA图cR1R29V图dA〔2〕在图d电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250Ω．由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为___▲____V；电阻RR1R29V图dA〔3〕举出一个应用热敏电阻的例子：______________▲___________________．解：〔11分〕〔1〕图b〔2分〕；电压可从0V调到所需电压，调节围较大〔2分〕．〔2〕5.3〔2分5.25~5.35均给分〕；108.8〔2分110.3—107.4均给分〕〔3〕热敏温度计〔3分提出其它实例，只要合理均给分〕例题3、实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10－8Ω/m。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器〔千分尺〕、导线和学生电源等。⑴他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：〔请填写第②步操作〕①将红、黑表笔分别插入多用电表的"＋〞、"－〞插孔；选择电阻档"×1〞；②________________________________________________________________；A—V—Ω5000Ω/V2500Ω/V~Na2.5A—V—Ω5000Ω/V2500Ω/V~Na2.55.02.5P~⌒~V~－ΩΩOFF1001012.5105025050050025050102.5×1×10×100×1kV~VmA+－ΩAVRxRPABESAAVRxRPABESBARxRPABESCAVRxRPABESDV〔a〕〔b〕图9⑵根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节围，应从图9〔b〕的A、B、C、D四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻；⑶他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图10所示，金属丝的直径为_________mm；002520图1030⑷根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m。〔结果保存两位有效数字〕⑸他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。〔只需写出简要步骤〕_________________________________________________________________________解：⑴将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零⑵D⑶0.260mm〔0.258—0.262mm均给分〕⑷12m或13m⑸以下两种解答都正确：①使用多用电表的电压档位，接通电源，逐个测量各元件、导线上的电压，假设电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障。②使用多用电表的电阻档位，断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，假设电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障.例4、某同学用图2所示电路，测绘标有"3.8V,0.3V〞的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:

电流表：A:(量程100mA,阻约2);A:(量程0.6A,阻约0.3);电压表：V1(量程5V,阻约5);V2(量程15V,阻约15);电源：E1(电动势为1.5V，阻为0.2);E2(电动势为4V,阻约为0.04).为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表___________，电压表______________，电源___________________.(填器材的符号)

②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图3所示.由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为___________；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为____________,灯泡实际消耗的电功率为___________W.③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是以下图中的__________．答案：①A2V1R1E2②1.511.50.78③A针对练习1、某同学要用"伏安法〞测定一个待测电阻〔阻值约为200Ω〕的阻值，实验室提供了如下器材：电池组E〔电动势为3V，阻不计〕；电流表1〔量程为0～10mA，阻约为40Ω～60Ω〕；电流表2〔量程为0～500μA，阻为1000Ω〕；滑动变阻器R1〔阻值围为0～20Ω，额定电流为2A〕；电阻箱R2〔阻值围为0～9999Ω，额定电流为1A〕；开关S，导线假设干．请你帮助该同学完成实验中的下述问题〔实验中应尽可能的考虑更加准确地测量的阻值〕：〔1〕上述器材中缺少电压表，需选一只电流表将它改装成电压表。请在图甲所示方框中画出将电流表改装成电压表的电路原理图，并在图中标明所用器材的代号。〔2〕请在图乙的方框中画出测量阻值的电路图，并在图中标明各器材的代号．甲乙〔3〕实验中，将电阻箱R2的阻值调为4000Ω，再调节滑动变阻器R1，使两表的示数如以下图所示，可读出电流表1的示数是，电流表2的示数是，测得Rx的阻值是．解：〔1〕如下图〔2分〕；〔2〕如下图〔4分,分压2分,外接2分〕；〔3〕6.4mA〔6.40mA也同样给分〕〔2分〕240μA(238-242μA)〔2分〕2．〔14分〕有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方圆，如下图．此金属材料重约1~2N，长约为30cm，电阻约为10Ω．这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ0．因管线径太小，无法直接测量，请设计一个实验方案测量其径d，现有如下器材可选：A．毫米刻度尺B．螺旋测微器C．电流表〔600mA1.0Ω〕D．电流表〔3A0.1Ω〕E．电压表〔3V6KΩ〕F．滑动变阻器〔2kΩ0.5A〕G．滑动变阻器〔10Ω2A〕H．蓄电池〔6V0.05Ω〕I．开关一个，带夹子的导线假设干〔1〕除待测金属材料外，应选用的实验器材有〔只填代号字母〕．〔2〕画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．用的物理常数和测得的物理量，推导计算金属管线径d的表达式．解：⑴A、B、C、E、G、H、I〔3分，有漏选或选错的扣1分，扣完为止〕⑵⑶设长度为l，截面外边长为a，电压为U，电流强度为I。电阻，截面积故有3．(10分)图十一中，甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现测量该材料的电阻率.L302010L3020100100300∞Ω甲图十一乙欧姆档〔倍率为×10〕粗测其电阻，指针位置如图乙所示，其读数R=.〔2〕然后用以下器材用伏安法尽可能准确地测量其电阻：A.电流表:量程为0.6A，阻约为0.1ΩB.电压表:量程为3V，阻约为3kΩC.滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1AD.低压直流电源：电压6V，阻忽略F.电键K，导线假设干在方框中画出实验电路图.〔3〕如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L、直径为d，那么该材料的电阻率ρ=〔用测出的物理量的符号表示〕.解：〔共10分〕(1)200Ω〔4分,漏单位只给1分〕(2)电路如图〔4分〕eq\o\ac(○,A)(3)〔2eq\o\ac(○,A)4〔2006年全国Ⅱ〕现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡〔图中用eq\o\ac(○,×)表示〕的伏安特性曲线。要求所测电压围为0.1V～4V。VA2A1现有器材：直流电源E〔电动势4.5V，阻不计〕，电压表〔量程4.5V，阻约为4×104Ω〕，电流表〔量程250mA，阻约为2Ω〕，电流表〔量程500mA，阻约为1Ω〕，滑动变阻器R〔最大阻值约为30Ω〕，电键VA2A1如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是，下面两个电路应该选用的是。A2【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压围为0.1V～4V，因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为I=0.4AA2临界电阻大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进展测量。5.检测一个标称值为5Ω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5Ω〔电阻丝绕制严密，匝数清晰可数〕B．电流表A1，量程0.6A，阻约0.6ΩVARRxESC．电流表AVARRxESD．电压表V1，量程15V，阻约15KΩE．电压表V2，量程3V，阻约3KΩF．滑动变阻器R，全电阻约20ΩG．直流电源E，电动势3V，阻不计H．游标卡尺I．毫米刻度尺J．电键S导线假设干〔1〕用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表___A1___(填"A1〞或"A2〞)，所选电压表为__V2___(填"V1〞或"V2〞)。〔2〕画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将以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解：〔2〕见右图两种方案。VVARRxESVARRxESRESAVRxRESAVRx方案一：分压接法方案二：限流接法〔3〕为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计