伏安法测电阻专题(9页).docx

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1、-第 1 页伏安法测电阻专题-第 2 页伏安法测电阻一、一、伏安法及测量原理伏安法及测量原理测量原理测量原理：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，利用部分电路的欧姆定律可以测出电阻的阻值 R，即 R=IU，这种用伏特表和安培表测量电阻的方法叫伏安法伏安法。二、二、伏安法测电阻的两种电路伏安法测电阻的两种电路a)电流表接在电压表和两接线柱外侧，叫外接法外接法。如图：b)电流表接在电压表和两接线柱内侧，叫内接法内接法。如图：R RX Xv vR RX XR RX XR RX Xv v v v v v三、三、伏安法测电阻的误差分析伏安法测电阻的误差分析上面两图中，Rx 为

2、待测电阻，因为电流表、电压表分别有分压、分流作用，因此两种方法测量电阻都有误差。1、电流表外接法电压表示数UV=UR电流表示数IA=IR+IV IRR测=AVIU=VXVXRRRR UR电流表示数IA=IRR测=AVIU=RA+Rx RRIU=Rx测量值偏大，适于测量大阻值电阻。说明说明：误差来源于电流表的分压作用，分压越少，误差越小，所以该电路适合测量大电阻，即 Rx RA.四、四、伏安法测电阻电路的选择伏安法测电阻电路的选择1、直接比较法：当 Rx RA用内接法。当 Rx RV.用外接法。2、定量判断法若已知待测电阻的大约值 Rx，电流表内阻 RA和电压表内阻 RV.，则当 RxAvR R

3、(即 Rx 为大电阻)用内接法.外接法：外接法：内接法：内接法：-第 3 页当 Rx R真R测 I真U测 U真U测=U真误误差差分分析析R RX Xv vR RX XR RX XR RX Xv v v v v vv vR RX Xv v v v v vR RX XR RX XR RX X电电路路安培表内接安培表内接安培表外接安培表外接名名称称伏安法测电阻伏安法测电阻-原理原理RU/I-第 4 页其中，在限流电路中，通RL的电流IL=0RREL，当R0RL时IL主要取决于R0的变化，当R0RL时，IL主要取决于RL，特别是当R0RL时，R并RL，所以RL两端电压随R0增大而增大，几乎不受负载影响

4、。当RL比R0小或小很多时，R并R0这时几乎不受影响，不宜采用分压电路。归纳为：大负载R0RL时，分压电路小负载R0R0Rap，所以RL与Rap的并联值R并Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=0RURap，显然ULRap，且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法（2 2）下列情况可选用限流式接法）下列情况可选用限流式接法测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法电源的放电电流或滑动变

5、阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法-第 5 页七、伏安法测电阻的实验电路图题型 1、伏安法实验原理问题：用伏安法测电阻，当被测电阻的阻值不能估计时，可采用试接的办法，如图所示。让电压表一端先后接到 b 点和 c 点，观察两个电表的示数，若电流表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟_表的内阻可以比拟。电压表的两端应接在 a、_两点；若电压表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟_表的内阻可比拟，电压表应接在 a、_两点。变式：用伏安法测金属电阻（约为）的值。已知电流表内阻为，

6、量程为 0.6A，电压表内阻为几千欧，量程为 3V，电源电动势为 9V，滑动变阻器的阻值为，额定电流为 5A，试画出测量 Rx 的原理图。题型 2、实验器材的选择及实验电路的设计问题：如图所示为用伏安法测定一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：（1）待测电阻；（2）直流毫安表（量程 020mA，内阻）；（3）直流电压表（量程 03V，内阻）；（4）直流电源（输出电压 6V，内阻不计）；（5）滑动变阻器（阻值范围 0，允许最大电流 1A）；（6）开关 1 个，导线若干。根据器材规格及实验要求，在本题的实物图上连线。变式：欲用伏安法测定一段阻值为左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽

7、量准确，备有以下器材：A.电池组（3V、）B.电流表（）C.电流表（）D.电压表（03V、）E.电压表（015V、）-第 6 页F.滑动变阻器（0）G.滑动变阻器（0）H.开关、导线（1）上述器材中应选用的是_。（2）实验电路应采用电流表_接法（填“内”或“外”）。（3）画出实验电路图。题型 3、电表内阻的巧妙测量问题：（全国高考题）从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表的内阻，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测得多组数据。电流表，量程 10mA，内阻待测（约）；电流表，量程，内阻；电压表，量程 10V，内阻；电阻，阻值约为；滑动变阻器，总阻值约；电源 E，电动势 1.

8、5V，内阻很小；开关 S，导线若干。（1）画出实验电路图，标明所用器材的代号。（2）若选取测量中的一组数据来计算，则所用的表达式_，式中各符号的意义是_。变式：（2005全国卷 III）利用下图所示中给定的器材测量电压表 V 的内阻。图中 B 为电源（内阻可忽略不计），R 为电阻箱，S 为开关。将图中实物连接为测量所用的电路。写出实验中必须记录的数据（用符号表示），并指出各符号的意义：_。用中记录的数据表示的公式为_。-第 7 页题型 4、伏安法测电阻原理的拓展与创新：（2006南通）“伏安法”测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在误差，而按如图所示电路进行测量，则由电压表

9、、电流表内阻所造成的误差可消除。（1）请你在题中横线上简要写出还未完成的主要操作步骤，并用字母表达出相应的测量值。闭合开关，开关接 2，调节，使电压表和电流表的读数尽可能大，读出电流表和电压表的读数、；保持不变，_。（2）请你推导出待测电阻的表达式。（3）用线把实物图按电路图连成测量电路，请将图中未连的线连完整。变式：（2007西安）用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材（代号）与规格如下：电流表（量程，内阻）；标准电流表（量程 300mA，内阻约为）；待测电阻（阻值约为）；滑动变阻器（最大阻值）；电源 E（电动势约为 10V，内阻 r 约为）；单刀单掷开关 S，导线若干。（1）要求方法简捷，并

10、能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。（2）实验中，需要直接测量的物理量是_，用测的量表示待测电阻的阻值的计算公式是_。题型 1：答案：电压 c 电流 b变式 1：解析：解法一：当待测电阻的阻值比电压表的内阻小很多时，采用电流表外接的方法，如图 a所示，当待测电阻的阻值比电流表的内阻大很多时，采用电流表内接的方法，如图 b 所示。-第 8 页此题为几千欧，很显然，应采用电流表外接法。下面分析应用分压还是限流电路。若用限流接法，两端电压的变化范围是，之间，而题目所给电压表的量程为 3V，所以应用分压接法，如图所示。解法二：当遇到被测电阻的阻值既不很大，也不很小的时候，可用临界电

11、阻方法判断。即先算出临界电阻为大电阻，应采用电流表内接法，若为小电阻，应采用电流表外接法。如此题，所以为小电阻，应采用电流表外接法。后边的分压和限流电路的选择同解法一。通常当用肉眼直接可以判断出的大小时，就不必借助于临界电阻判断了。题型 2：解析：先确定采用电流表内接电路还是外接电路。，不满足内接的要求。又，满足电流表外接的要求，电流表应外接。再确定变阻器是采用限流还是分压。若采用限流式，则滑动变阻器阻值达到最大时，电路中电流达到最小，已超过电流表量程，故必须采用滑动变阻器分压式电路。实验电路如图所示。实物连线如图所示。变式 2：答案：（1）A、C、D、F、H（2）外（3）如图所示。题型 3：答案：（1）电路如图所示。（2）式中分别是电流表、的读数，分别是电流表、的内阻。-第 9 页变式 3：解析：连线如图所示，闭合开关，两次调节电阻箱的电阻，读出其电阻阻值、和电压表所对应的电压，则由串联电路电流相等可得：、式联立得：题型 4：答案：（1）闭合接 1，调节使电压表和电流表的读数尽可能大，读出此时电压表和电流表的读数、。（2）由欧姆定律得：联立得：。（3）如图所示：变式 4：答案：（1）实验电路如图所示。（2）两电流表、的读数为，待测电阻阻值的计算公式是。点拨：即为两端的实际电压，上流过的实际电流，故，本实验避免了伏安法的系统误差。