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高中物理伏安法测电阻 本讲稿第一页，共十九页用电压表测电压用电压表测电压用电流表测电流用电流表测电流外接法？外接法？内接法？内接法？为减小误差，为减小误差，多测几组数据，多测几组数据，求平均值求平均值滑动滑动变阻器变阻器限流式？限流式？分压式？分压式？A AV VA AV V1.1.原理原理U UR RI I一伏安法测电阻一伏安法测电阻“同一性同一性”本讲稿第二页，共十九页2.2.电路电路限流电路，安培表内接法限流电路，安培表内接法RXAV限流电路，安培表外接法限流电路，安培表外接法 RXAV分压电路，安培表内接法分压电路，安培表内接法分压电路，安培表外接法分压电路，安培表外接法 RXAVRXVA本讲稿第三页，共十九页1.1.什么是测量值和真实值？什么是测量值和真实值？什么是测量值和真实值？什么是测量值和真实值？2.2.2.2.测量值比真实值偏大还是偏小？测量值比真实值偏大还是偏小？4.4.4.4.误差产生的原因如何？误差产生的原因如何？5.5.5.5.如何减少误差？如何减少误差？如何减少误差？如何减少误差？3.3.3.3.测量值本质上测得是什么量？根据测量值本质上测得是什么量？根据测量值本质上测得是什么量？根据测量值本质上测得是什么量？根据测量值如何求真实值？测量值如何求真实值？测量值如何求真实值？测量值如何求真实值？6.6.什么情况下用外（内）接法？什么情况下用外（内）接法？什么情况下用外（内）接法？什么情况下用外（内）接法？伏安法测电阻伏安法测电阻之之内接外接内接外接3.3.测量电路的选择测量电路的选择内接法内接法RXVARXAV外接法外接法本讲稿第四页，共十九页 由于由于电流表分压电流表分压引起的。引起的。误差产生的原因误差产生的原因:若若 时，采用电流表内接法时，采用电流表内接法 由于由于电压表分流电压表分流引起的。引起的。误差产生的原因：误差产生的原因：误差产生的原因：误差产生的原因：内接法内接法RXVARXAV外接法外接法若若 时，采用电流表外接。时，采用电流表外接。本讲稿第五页，共十九页试触法试触法b.b.选择方法：将电压表分别接选择方法：将电压表分别接a a、b b两点两点结论：两次接触，那个表示数变化明显结论：两次接触，那个表示数变化明显 ,R,Rx x就与那个就与那个表表“近接近接”a.a.条件：未给出条件：未给出R RX X的估计阻值的估计阻值RXVAPab如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满足足足足R R R RX X X XRRRRRRRA AA A,应选用内接法应选用内接法应选用内接法应选用内接法本讲稿第六页，共十九页例例1.一一个个未未知知电电阻阻Rx无无法法估估计计其其电电阻阻值值，某某同同学学用用伏伏安安法法测测电电阻阻的的两两种种电电路路各各测测量量一一次次，如如图图所所示示，按按甲甲图图测测得得数数据据是是3.0V、3.0mA,按按乙乙图图测测得得数数据据是是2.9V、4.0mA,由由此此可可知知按按图图所所示示的的电电路路测测量量的的误差较小，误差较小，Rx的真实值更接近于的真实值更接近于 。甲甲1000思考思考1：Rx 的真实值大于还是小于的真实值大于还是小于1000？小于小于思考思考2：若已知电流表内阻为：若已知电流表内阻为0.1,那么那么Rx的真实值是多大？的真实值是多大？999.9甲甲RXVARXAV乙乙本讲稿第七页，共十九页1.1.1.1.待测电阻的电压的变化范围如何？待测电阻的电压的变化范围如何？待测电阻的电压的变化范围如何？待测电阻的电压的变化范围如何？2.2.2.2.滑动变阻器的阻值与待测电阻相比大一些调节方便还是小一滑动变阻器的阻值与待测电阻相比大一些调节方便还是小一滑动变阻器的阻值与待测电阻相比大一些调节方便还是小一滑动变阻器的阻值与待测电阻相比大一些调节方便还是小一些调节方便？些调节方便？些调节方便？些调节方便？4.4.4.4.什么情况下滑动变阻器采用限流器电路？什么情况下采什么情况下滑动变阻器采用限流器电路？什么情况下采什么情况下滑动变阻器采用限流器电路？什么情况下采什么情况下滑动变阻器采用限流器电路？什么情况下采用分压器电路？用分压器电路？用分压器电路？用分压器电路？3.3.3.3.合上开关以前，滑动变阻器的触头应处于什么位置？合上开关以前，滑动变阻器的触头应处于什么位置？合上开关以前，滑动变阻器的触头应处于什么位置？合上开关以前，滑动变阻器的触头应处于什么位置？伏安法测电阻伏安法测电阻之之限流限流/分压分压R RX X分压电路分压电路R RX X限流电路限流电路本讲稿第八页，共十九页返回返回1、两种电路比较：、两种电路比较：分压接法的优势是：分压接法的优势是：电压变化范围大，电压变化范围大，限流接法的优势：限流接法的优势：在于电路连接简便，附加功率损耗较小在于电路连接简便，附加功率损耗较小2、选择原则：、选择原则：a.当两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法当两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法 b.当负载电阻当负载电阻Rx 较小，变阻器总阻值较小，变阻器总阻值R 较大是较大是Rx 的几倍时，的几倍时，限流接限流接法对电流、电压控制作用显著，一般用限流接法法对电流、电压控制作用显著，一般用限流接法 c.当负载电阻当负载电阻Rx 较大是较大是R 的几倍时，变阻器总阻值的几倍时，变阻器总阻值R 较小，较小，限流接法对电流，电压的调控作用不明显，一般选分压接法限流接法对电流，电压的调控作用不明显，一般选分压接法 d.当要求电压从当要求电压从0 变起，一定用分压接法变起，一定用分压接法 e.要求测多组数据时用分压法要求测多组数据时用分压法本讲稿第九页，共十九页4.4.仪器的选择仪器的选择 安全性原则安全性原则 选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。不超过使用的量程。不超过使用的量程。不超过使用的量程。精确性原则精确性原则 尽量减小实验误差。选择电表时，务必使指针有较大偏转尽量减小实验误差。选择电表时，务必使指针有较大偏转尽量减小实验误差。选择电表时，务必使指针有较大偏转尽量减小实验误差。选择电表时，务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的（一般取满偏度的（一般取满偏度的（一般取满偏度的2/32/32/32/3），），电表达不到满偏的电表达不到满偏的电表达不到满偏的电表达不到满偏的1/31/31/31/3是不允许是不允许的。的。本讲稿第十页，共十九页操作性原则：操作性原则：如滑动变阻器的选择，当其阻值大于用电器的阻值如滑动变阻器的选择，当其阻值大于用电器的阻值时用限流电路调节电路的电压时用限流电路调节电路的电压(电流电流电流电流)比较方便；当其阻值比较方便；当其阻值比较方便；当其阻值比较方便；当其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压(电流电流电流电流)比较方比较方比较方比较方便便便便选择的一般步骤选择的一般步骤根据实验要求设计合理的实验电路；根据实验要求设计合理的实验电路；找出唯一性的器材；找出唯一性的器材；找出唯一性的器材；找出唯一性的器材；估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程；器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程；器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程；器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程；根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.本讲稿第十一页，共十九页本讲稿第十二页，共十九页本讲稿第十三页，共十九页名师在线：名师在线：1.滑动变阻器的连接方式及特点滑动变阻器的连接方式及特点.接接法法限流式接法限流式接法分分压压式接法式接法电电路路图图特特点点(1)(1)用用电电器器R R0 0与滑与滑动变动变阻阻器器R R的部分的部分电电阻串阻串联联，另一部分，另一部分不起作用不起作用(2)(2)R R0 0上上电压调节电压调节范范围围为为(1)(1)用用电电器器R R0 0与滑与滑动动变变阻器的部分阻器的部分电电阻并阻并联联后再后再与另一部分串与另一部分串联联(2)(2)R R0 0上上电电压调节压调节范范围为围为0 0E E适适用条件用条件R R比比R R0 0的阻的阻值值大或差不多，大或差不多，且不要求且不要求R R0 0上上电压电压能能调调至零至零(1)(1)要求要求电压调节电压调节能能从从0 0开始增大开始增大(2)(2)R R比比R R0 0小小本讲稿第十四页，共十九页例例2.2.用伏安法测量金属导线的电阻用伏安法测量金属导线的电阻R R，试把图中给出的器材，试把图中给出的器材连接成测量连接成测量R R的合适的电路。图中安培表的量程为的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A0.6A，内阻接近内阻接近11，伏特表的量程为，伏特表的量程为3V3V，内阻为，内阻为5K;5K;电源的电动电源的电动势为势为6V6V，变阻器的阻值为，变阻器的阻值为020 020 。在闭合电键前，变阻器。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。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：比较大，可用限流接法，画出电路图如下：+-RXAV+本讲稿第十五页，共十九页四、应用举例四、应用举例例例1 1、用伏安法测量定值电阻的阻值，备用器材如下：、用伏安法测量定值电阻的阻值，备用器材如下：待测电阻待测电阻 R Rx x(阻值约为阻值约为25K25K)电流表电流表 A A1 1 (量程量程 100A100A，内阻约为，内阻约为 2K2K)电流表电流表 A A2 2 (量程量程 500A500A，内阻约为，内阻约为 300300)电压表电压表 V V1 1 (量程量程 10V10V，内阻约为，内阻约为 100 k100 k)电压表电压表 V V2 2 (量程量程 50V50V，内阻约为，内阻约为 500 k500 k)电电 源源 E E (电动势电动势 15V15V，允许通过的最大电流，允许通过的最大电流 1A)1A)滑动变阻器滑动变阻器 R R (最大阻值最大阻值 1 k1 k)电电 键键 S S，导线若干，导线若干为了尽量减小实验误差，要求测多组数据。为了尽量减小实验误差，要求测多组数据。(1)(1)电流表应选电流表应选_，电压表应选，电压表应选_。(2)(2)画出实验电路图。画出实验电路图。本讲稿第十六页，共十九页解析解析：(1)(1)器材选择器材选择器材选择器材选择(测量电路测量电路测量电路测量电路)从减小电表读数引起的偶然误差的角度考虑，两电表及从减小电表读数引起的偶然误差的角度考虑，两电表及从减小电表读数引起的偶然误差的角度考虑，两电表及从减小电表读数引起的偶然误差的角度考虑，两电表及电表与电源间的配置要合理。注意到电源电动势远小于电压电表与电源间的配置要合理。注意到电源电动势远小于电压电表与电源间的配置要合理。注意到电源电动势远小于电压电表与电源间的配置要合理。注意到电源电动势远小于电压表表表表V V V V2 2的量程，而跟电压表的量程，而跟电压表的量程，而跟电压表的量程，而跟电压表V V V V1 1 1 1的量程较接近，若选用电压表的量程较接近，若选用电压表的量程较接近，若选用电压表的量程较接近，若选用电压表V V V V2 2来来来来测量电压，其最大偏转量达不到量程的测量电压，其最大偏转量达不到量程的测量电压，其最大偏转量达不到量程的测量电压，其最大偏转量达不到量程的1/31/31/31/3，读数时偶然误，读数时偶然误，读数时偶然误，读数时偶然误差太大，所以选用差太大，所以选用差太大，所以选用差太大，所以选用V V V V1 1 1 1较恰当；而此时通过电流表的最大电流较恰当；而此时通过电流表的最大电流较恰当；而此时通过电流表的最大电流较恰当；而此时通过电流表的最大电流 ，因此，电流表，因此，电流表，因此，电流表，因此，电流表A A A A2 2 2 2与与V V V V1 1 1 1配置较好。又因为配置较好。又因为 所以所以测量电路应选内接法。测量电路应选内接法。本讲稿第十七页，共十九页E RrRxv1A2S本讲稿第十八页，共十九页 (2)(2)(2)(2)电路选择电路选择电路选择电路选择(控制电路控制电路控制电路控制电路)电路选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角电路选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角电路选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角电路选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角度考虑。若采用限流电路控制，注意到测量部分的总电阻度考虑。若采用限流电路控制，注意到测量部分的总电阻度考虑。若采用限流电路控制，注意到测量部分的总电阻度考虑。若采用限流电路控制，注意到测量部分的总电阻约为约为约为约为25k25k ，远大于滑动变阻器的总电阻，远大于滑动变阻器的总电阻，远大于滑动变阻器的总电阻，远大于滑动变阻器的总电阻(1 k(1 k(1 k(1 k)，要保，要保，要保，要保证电表安全，变阻器分得的电压至证电表安全，变阻器分得的电压至证电表安全，变阻器分得的电压至证电表安全，变阻器分得的电压至 少为少为少为少为5V5V5V5V，阻值应调到阻值应调到阻值应调到阻值应调到12.5 k12.5 k12.5 k12.5 k，显然，显然，显然，显然，限流不能起到保证电表限流不能起到保证电表限流不能起到保证电表限流不能起到保证电表 安全的作用，更不能进行有效安全的作用，更不能进行有效安全的作用，更不能进行有效安全的作用，更不能进行有效 调节，所以，只能采用分压电路调节，所以，只能采用分压电路调节，所以，只能采用分压电路调节，所以，只能采用分压电路 控制，实验电路如图所示。控制，实验电路如图所示。控制，实验电路如图所示。控制，实验电路如图所示。E RrRxv1A2S本讲稿第十九页，共十九页