伏安法的变式训练精选PPT.ppt
伏安法的变式训练第1页，此课件共18页哦 伏安法测定电阻伏安法测定电阻(或电表内阻或电表内阻)的原理是的原理是 测量电路的设计是围绕测量电阻测量电路的设计是围绕测量电阻R上的电压上的电压U和通过电阻和通过电阻R上的电流上的电流I来间接测量其电阻来间接测量其电阻R值。一般情况下用电压表值。一般情况下用电压表V来直接测电压，用电流表来直接测电压，用电流表A来直接测电流。为了尽量减少来直接测电流。为了尽量减少测量中电表的读数误差，在实际测量中一般要求电流表与测量中电表的读数误差，在实际测量中一般要求电流表与电压表的指示值不值得低于其量程的电压表的指示值不值得低于其量程的1/3。但在一些具体。但在一些具体的问题中，往往会发现题目中给出的电表量程不大合适，的问题中，往往会发现题目中给出的电表量程不大合适，如果直接进行测量就难以做到以上这一点。那么我们该如如果直接进行测量就难以做到以上这一点。那么我们该如何解决这一问题呢？或者题目中在没有给出电流表的情况何解决这一问题呢？或者题目中在没有给出电流表的情况下，该如何测电流呢？在没有给出电压表的情况下，又该下，该如何测电流呢？在没有给出电压表的情况下，又该如何测电压呢？如何测电压呢？要解决好以上这些问题，这就要求我们全面、完整地更新要解决好以上这些问题，这就要求我们全面、完整地更新用电流表测电流、用电压表测电压的这一传统的测量理念，用电流表测电流、用电压表测电压的这一传统的测量理念，要认识体会到：要认识体会到：第2页，此课件共18页哦2、电压、电压U的测量获得可以有以下的测量获得可以有以下3种途径种途径 可用电流表直接测量电流；可用电流表直接测量电流；可通过已知的电压表（测电压）来间接获得电流可通过已知的电压表（测电压）来间接获得电流;可通过测量已知的定值电阻可通过测量已知的定值电阻(或电阻箱或电阻箱)R0上的电压上的电压 来来间接获得电流间接获得电流;1、电流、电流I的测量获得可以有以下的测量获得可以有以下3种途径种途径 可用电压表直接测量电压；可用电压表直接测量电压；可通过已知的电流表（测电压）来间接获得电压可通过已知的电流表（测电压）来间接获得电压;可通过测量已知的定值电阻可通过测量已知的定值电阻(或电阻箱或电阻箱)R0中的电流来间接中的电流来间接获得电压获得电压;第3页，此课件共18页哦 基于上述对电流、电压的测量理念，可以对用基于上述对电流、电压的测量理念，可以对用伏安法测电阻的电路进行创新设计，这能很好地体伏安法测电阻的电路进行创新设计，这能很好地体现出知识与能力的整合，也是近几年来物理高考命现出知识与能力的整合，也是近几年来物理高考命题的热点与难点之一。本文通过以下几个具体实例题的热点与难点之一。本文通过以下几个具体实例来说明用伏安法测电阻中的测量理念和电路的创新来说明用伏安法测电阻中的测量理念和电路的创新设计思想。设计思想。第4页，此课件共18页哦 题题1、用下列器材测出电压表、用下列器材测出电压表V1的内阻。要求有尽可能高的测量精的内阻。要求有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据度，并能测得多组数据（A）电压表电压表V1（量程（量程3V，内阻约几，内阻约几）（B）电压表电压表V 2（量程量程15V，内阻约几十，内阻约几十）（C）定值电阻定值电阻R0（10）（D）滑动变阻器滑动变阻器R（0100）（E）直流电源）直流电源E（电动势约（电动势约4V，内阻较小），内阻较小）（F）开关开关S与导线若干。与导线若干。（1）画出测量电路图，按图中元件标上相应符号。）画出测量电路图，按图中元件标上相应符号。（2）用已知量和一组直接测得的量写出测量电压表）用已知量和一组直接测得的量写出测量电压表V1内阻的表达内阻的表达式：式：Rv。第5页，此课件共18页哦 如果有电阻箱的话，我们可以考虑用半偏法或等效代替法来如果有电阻箱的话，我们可以考虑用半偏法或等效代替法来设计电路进行测量。但由于题给出器材中没有电阻箱，根据题中设计电路进行测量。但由于题给出器材中没有电阻箱，根据题中所给的器材，我们可想到用伏安法来设计测量电路。所给的器材，我们可想到用伏安法来设计测量电路。设计伏安法电路来测量设计伏安法电路来测量V1表内阻时，电压可由表内阻时，电压可由V1表直接测出。表直接测出。但给出器材中无电流表来直接测出但给出器材中无电流表来直接测出V1表上电流，且电压表表上电流，且电压表V2的内阻的内阻又不是已知，这里我们也不能用表又不是已知，这里我们也不能用表V2来间接测出电流，故只能考虑来间接测出电流，故只能考虑到将已知的固定电阻到将已知的固定电阻R0与与V1表串联（如图表串联（如图1 所示），可通过获得所示），可通过获得R0上的上的电流来间接获得表电流来间接获得表V1上的电流值。上的电流值。V1R0Rv图图1分析与解分析与解第6页，此课件共18页哦 在图在图1所示的电路中我们怎样获得电阻所示的电路中我们怎样获得电阻R0上的电压呢上的电压呢?这个任务只这个任务只能有电压表能有电压表V2去完成了去完成了.到此我们不难想到测量电路应设计成如图到此我们不难想到测量电路应设计成如图2所示所示.V1R0Rv图图1V1R0Rv图图2V2 考虑到这两个电压表的量程、电源电动势的大小和滑动变阻器的阻值变考虑到这两个电压表的量程、电源电动势的大小和滑动变阻器的阻值变化范围，这里的控制电路宜采用滑动变阻器连接分压式的连接方式，故完整的化范围，这里的控制电路宜采用滑动变阻器连接分压式的连接方式，故完整的实验电路应设计成如图实验电路应设计成如图3所示。所示。RV1R0RvV2S图图3按电路图按电路图3进行实验，在某一次适合的测量中进行实验，在某一次适合的测量中分别记下分别记下V1表与表与V2表的示数表的示数U1和和U2则有则有:第7页，此课件共18页哦 题题2、某待测电阻、某待测电阻Rx（阻值约（阻值约20）。现在要测量）。现在要测量其阻值，实验室还有如下器材：其阻值，实验室还有如下器材：（A）电流表电流表A1（量程（量程150mA，内阻，内阻r1约为约为10）（B）电流表电流表A2（量程量程20mA，内阻，内阻r2=30）（C）定值电阻定值电阻R0（100）（D）滑动变阻器滑动变阻器R（010）（E）直流电源）直流电源E（电动势约（电动势约4V，内阻较小），内阻较小）（F）开关开关S与导线若干。与导线若干。测量时要求两电表的读数大于其量程的测量时要求两电表的读数大于其量程的1/3。画出测量电阻。画出测量电阻Rx的的电路图，按图中元件标上相应符号；用已知量和一组直接测得的量写电路图，按图中元件标上相应符号；用已知量和一组直接测得的量写出电阻出电阻Rx的表达式。的表达式。第8页，此课件共18页哦 从题给出的器材中知，这里对电阻从题给出的器材中知，这里对电阻Rx的测量可用伏安的测量可用伏安法来设计电路。法来设计电路。分析与解分析与解 由于题给出的器材中没有电压表由于题给出的器材中没有电压表V，且电流表，且电流表A2的内阻的内阻r2已知，因此已知，因此电压的测量可由表电压的测量可由表A2来间接测出，那么电流的测量只能由电流表来间接测出，那么电流的测量只能由电流表A1来完成。来完成。设计测量电路如图设计测量电路如图4所示所示RxA1图图4A2r2RxA1图图5A2r2R0 A2表量程为表量程为20mA，用它测出的最大电压，用它测出的最大电压Um=0.6V,如果按图如果按图4进进行实验测量，则电阻行实验测量，则电阻Rx上的最大电流为上的最大电流为 ，这时通过表这时通过表A1中的电流约中的电流约20mA+30mA=50mA，这样我们就不能，这样我们就不能保证在实际测量中保证在实际测量中A1表的示数大于其量程表的示数大于其量程(150mA)的的1/3。为了增。为了增大大A1表中电流，我们可以将已知的固定电阻表中电流，我们可以将已知的固定电阻R0（100）与）与A2表串表串联，其测量电路设计成如图联，其测量电路设计成如图5所示。通过计算我们不难发现，按图所示。通过计算我们不难发现，按图进行测量，若通过电路调节使进行测量，若通过电路调节使A2表指针接近满偏时，表指针接近满偏时，A1表中的最大表中的最大电流约为电流约为150mA,完全符合题中的测量要求。完全符合题中的测量要求。第9页，此课件共18页哦 考虑到题给出的其他材料规格与要求，控制电路考虑到题给出的其他材料规格与要求，控制电路宜采用分压式控制电路（完整的实验电路图如图宜采用分压式控制电路（完整的实验电路图如图6所示）所示）.RxA1图图6A2r2R0RS 按图按图6进行实验时在某次合适的测量中记进行实验时在某次合适的测量中记下下A1表与表与A2表的示数分别为表的示数分别为I1与与I2,则有则有RxA1图图4A2r2RxA1图图5A2r2R0第10页，此课件共18页哦归纳归纳:按图按图6所示测量电路进行测量所示测量电路进行测量,有关系式有关系式从这个关系式上我们可以看出此电路有以下从这个关系式上我们可以看出此电路有以下四重功能四重功能:(1)如本题中测量电阻如本题中测量电阻Rx;(2)若若Rx是某已知电阻是某已知电阻(或电阻箱或电阻箱),按此电路可测量电阻按此电路可测量电阻R0;(3)若若Rx是某已知电阻是某已知电阻(或电阻箱或电阻箱),电阻电阻R0也是已知的按此电路可测量表也是已知的按此电路可测量表A2的内阻的内阻r2;(4)若若Rx表表A2的内阻的内阻r2和电阻和电阻R0均是已知的均是已知的,表表A1或表或表A2中有一个表有刻中有一个表有刻度但无刻度值度但无刻度值,按此电路得到两表示数按此电路得到两表示数I1与与I2一一对应关系式一一对应关系式,就可以对那个就可以对那个无刻度值的表一一标识其刻度值无刻度值的表一一标识其刻度值.RxA1图图6A2r2R0RS第11页，此课件共18页哦 题题3、某待测电阻、某待测电阻Rx（阻值约（阻值约100）.现在要测量其阻值，实验室还现在要测量其阻值，实验室还有如下器材：有如下器材：（A）电流表电流表A1（量程（量程50mA，内阻，内阻r1=20）（B）电流表电流表A2（量程量程300mA，内阻，内阻r2约为约为4）（C）定值电阻定值电阻R0（20）（D）滑动变阻器滑动变阻器R（010）（E）直流电源）直流电源E（电动势约（电动势约6V，内阻较小），内阻较小）（F）开关开关S与导线若干与导线若干.测量时要求两电表的读数不小于其量程的测量时要求两电表的读数不小于其量程的1/3.画出测量电阻画出测量电阻Rx的电路图，按图中元件标上相应符号；用已知量和一组直接测得的的电路图，按图中元件标上相应符号；用已知量和一组直接测得的量写出电阻量写出电阻Rx的表达式的表达式.第12页，此课件共18页哦 此题看起来与题此题看起来与题2类似，容易设计出测量电路如图类似，容易设计出测量电路如图7所示所示,但经计算我们发现但经计算我们发现,若按图若按图7 电路进行测量电路进行测量,当当A1表中指针接近满偏表中指针接近满偏(50mA)时时,A2表中的电流只有约表中的电流只有约70mA,不到其量程不到其量程(300mA)的的1/3,这种设计电路不符合题这种设计电路不符合题目的测量要求。目的测量要求。分析与解分析与解RxA2图图7A1r1R0第13页，此课件共18页哦 怎么增大电流表怎么增大电流表A2的电流呢的电流呢?应该增大与应该增大与A1表串联的电阻值表串联的电阻值.由于这里的是固定电阻由于这里的是固定电阻,且且 R0 Rx,于于是想到将图是想到将图7中的中的R0 与与Rx的位置进行兑换的位置进行兑换,设计测量电路如图设计测量电路如图8所示所示.控制电路是采用限流还是采用分压式控制电路控制电路是采用限流还是采用分压式控制电路?(完整的实验电路如图完整的实验电路如图9所示所示).经检验这种设计电路符合题目的要求经检验这种设计电路符合题目的要求.进行实验时在某次合适的测量中进行实验时在某次合适的测量中,记记下下A1表与表与A2表的示数分别为表的示数分别为I1与与I2,可得可得:RxA2图图7A1r1R0R0A2图图8A1r1RxR0A2A1r1RxSR图图9第14页，此课件共18页哦 题题4、现测某一电流表、现测某一电流表A的内阻的内阻r1。给定如下器材。给定如下器材:（A）待测电流表待测电流表A（量程（量程300uA，内阻，内阻r1约约100）（B）电压表电压表V（量程量程3V，内阻，内阻r2=1k）（C）定值电阻定值电阻R0（10）（D）滑动变阻器滑动变阻器R（020,允许通过的最大电流为允许通过的最大电流为0.5A）.（E）直流电源）直流电源E（电动势约（电动势约4V，内阻较小），内阻较小）（F）开关开关S与导线若干。与导线若干。（1）画出测量电路图，按图中元件标上相应符号。）画出测量电路图，按图中元件标上相应符号。（2）用已知量和一组直接测得的量写出测量电流表）用已知量和一组直接测得的量写出测量电流表A内阻内阻 r1 的的表达式表达式.测量时要求两电表的读数大于其量程的测量时要求两电表的读数大于其量程的1/2。第15页，此课件共18页哦 从题给出的器材中知从题给出的器材中知,电流表电流表A内阻内阻r1的测量可选用伏安法来设的测量可选用伏安法来设计电路计电路.考虑到题中给出的待测考虑到题中给出的待测A表所承受的电压太小表所承受的电压太小,我们想到将已知我们想到将已知的定植电阻的定植电阻R0与与A表串联（如图表串联（如图10所示所示).由于题中给由于题中给R0=10,若按图若按图10所示的测量电路进行测量所示的测量电路进行测量,在不超过在不超过A表表量程的前提下量程的前提下,V表示数为表示数为U30010-6(100+10)V=0.33V这对于量程为这对于量程为3V的电压表的电压表V来说来说,其指针偏角太小其指针偏角太小,基本上测不下出这么小的基本上测不下出这么小的电压值电压值.由于待测由于待测A表上的电压不能用题目中给出的表上的电压不能用题目中给出的V表来进行测量表来进行测量,那么待测那么待测A表上的电压就只能通过测量与表上的电压就只能通过测量与A表并联的已知定值电阻表并联的已知定值电阻R0上的电流来间上的电流来间接测量了接测量了.但测量电路上的总电流又怎样获得呢但测量电路上的总电流又怎样获得呢?分析与解分析与解图图10AR0第16页，此课件共18页哦 电压表电压表V的内阻的内阻r2是已知的是已知的,那么只能有它来完成这一任务了那么只能有它来完成这一任务了.于是我们于是我们便设计出测量电路如图便设计出测量电路如图11所示所示 再考虑到题目中给出的其他器材的规格与要求再考虑到题目中给出的其他器材的规格与要求,其控制电路宜采用滑动变阻其控制电路宜采用滑动变阻器接成分压式连接的控制电路器接成分压式连接的控制电路,设计完整的实验电路如图设计完整的实验电路如图12所示所示,经检验这种经检验这种设计方案符合题目的测量要求设计方案符合题目的测量要求.按电路图按电路图12进行实验，在某一次适合的测量中进行实验，在某一次适合的测量中,记下记下A表与表与V表的表的 示数示数分别为分别为I和和U,则有则有:VR0r2ASr1R图图12VR0r2图图11Ar1图图10AR0第17页，此课件共18页哦 从以上几个具体实例我们从以上几个具体实例我们可以看出可以看出,只要更新了对电流、只要更新了对电流、电压的测量理念，就可以创新电压的测量理念，就可以创新设计出符合实际的伏安法测量设计出符合实际的伏安法测量电阻的实用电路。电阻的实用电路。再见第18页，此课件共18页哦
