公开课 伏安法测电阻概要

电学仪器的选择和实验电路的设计实验能力：能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。考纲要求高考中地位：电学实验一般占10多分，属于能力提升的测试1、理解实验仪器和电路选择的基本原则:安全性、精确性、方便性2、掌握测量电路的选择依据3、掌握控制电路的选择依据4、根据要求恰当的选择仪器和进行电路设计5、会连接实物图教学目标教学重点难点：选择仪器和进行电路设计连接实物图安全性原则:要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。一、实验仪器选择的基本原则:精确性原则:根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般到达满偏的1/3以上），以减少测读的误差．方便性原则:实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线(一)伏安法测电阻的两种电路1、电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”2、电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”AVRAVR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．电流表外接法测量值偏小，适合测量小电阻.说明：误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小．所以该电路适合测量小电阻.VRRAVRxVxVxVRxRxRRRRRIIUIUR＝＝测测测电流表内接法测量值偏大,适合测量大电阻.说明：误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小．所以该电路适合测量大电阻.ARRAVRxAxRxARxRRRIUUIUR＝＝测测测外接法内接法误差来源测量结果测量条件伏特表的分流电流表的分压R真＞R测R真＜R测RRARRV小结：伏安法测电阻②试触法b.选择方法：将电压表分别接a、b两点结论：两次接触，那个表示数变化明显,Rx就与那个表“近接”a.条件：未给出RX的估计阻值RXVA··Pab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RXRV,不适应用电流表的外接法．应用电流表的内接法．安培表和伏特表示数变化显著（明显）的标志是它们的示数的变化量（绝对误差）占原来值的百分比大．（相对误差）从另一个角度来看，电压表的示数没有显著变化，说明电流表的分压作用很弱，满足RXRA,应选用内接法．P应接在b处。二、测量电路选择的基本原则电流表内接法：电流表外接法：Vx11UIRR1R23UIxxAARRR、、、试触法：Vx11IURR1R23IUxxVARRR、、、试触法：ABCD1、限流式EsRABPRx图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围EERRRxx~限流式电路的特点:(1)电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单.(2)电能损耗较小.2、分压式图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围E~0分压式电路的特点:(1)电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大.但电路结构较为复杂.(2)电能损耗较大.EsPRxRABEsRABPRxEsPRxRAB限流式分压式可调范围变阻器电能损耗3、限流和分压电路的对比EERRRxx~E~0较大阻值较小阻值较小较大三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：（1）若需要被测电阻R两端电压从零开始连续可调电压，应选分压电路；(描绘小灯泡伏安特性曲线）（4）当RxR时（或两者相差不多），虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满足实验要求时．但限流电路具有节省电能、电路连接简便等优点，应选限流电路较好．（2）当RRx时．为使被测电阻中电流有明显变化，也应选分压电路；（3）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或等于被测电阻Ｒ的额定电流，或超过表的量程或表的量程未知必须采用分压电路；限流式分压式可调范围变阻器电能损耗限流和分压电路的选取EERRRxx~E~0较大阻值较小阻值较小较大R＞5Rx，应选择限流式电路R＜5Rx，应选择分压式电路若实验要求电压从零开始变化，应选择分压式电路如无此要求，即限流器电路，安培表内接法RX＞＞RARXAV限流器电路，安培表外接法RX＜＜RVRXVAAV分压器电路，安培表内接法RX＞＞RAAVRX分压器电路，安培表外接法RX＜＜RVVARX四、器材选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材；②草画电路图（暂不把电表接入）；③估算电流或电压最大值或最小值④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上滑动变阻器R（阻值范围0—20）开关导线电压表V2（量程0—15V，内阻约20K）电流表A1（量程0—50mA，内阻约20）直流电源E(电动势12V)请画出原理图并注明所选器材：若被测电阻RX的阻值大约在1000—2000之间请画出实验原理图有一电阻Rx其阻值大约在100-200之间，额定功率为0.25W，现用伏安法较准确测量它的阻值，所给器材如下电流表A2（量程0—3mA，内阻约0.001）电压表V1（量程0—5V，内阻约10K）有一电阻Rx其阻值大约在100-200之间，额定功率为0.25W，现用伏安法较准确测量它的阻值，所给器材如下电流表A1（量程0—50mA，内阻约20）电流表A2（量程0—3mA，内阻约0.001）电压表V1（量程0—5V，内阻约10K）电压表V2（量程0—15V，内阻约20K）滑动变阻器R（）直流电源E(电动势12V)开关导线阻值范围0—400阻值范围0—20R请画出原理图并注明所选器材：有一电阻Rx其阻值大约在100-200之间，额定功率为0.25W，现用伏安法较准确测量它的阻值，所给器材如下电流表A1（量程0—50mA，内阻约20）电流表A2（量程0—3mA，内阻约0.001）电压表V1（量程0—5V，内阻约10K）电压表V2（量程0—15V，内阻约20K）滑动变阻器R（阻值范围0—400）直流电源E()开关导线请画出原理图并注明所选器材：电动势12V电动势24V26、用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:A.待测电阻Rx：范围在5—8Ω，额定功率1WB.电流表A1：量程0—0.6A（内阻0.2Ω）C.电流表A2：量程0—3A（内阻0.05Ω）D.电压表V1：量程0—3V（内阻3KΩ）E.电压表V1：量程0—15V（内阻15KΩ）F.滑动变阻器R：0—100ΩG.蓄电池：电动势12VH.导线，电键.为了较准确的测量，并保证器材安全，电流表应选，电压表应选，并画出电路图。例与练由Ω＜Rx知，应选外接法5.24VARR先确定测量电路ARPx51额定电流Im=≈0.45A，应选电流表A1VPRx8额定电压Um=≈2.8V，应选电压表V1由R=100Ω＞10Rx知，应选择限流式电路再确定控制电路分析：电阻大约5欧，为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：•A．电压表0～3V，内阻10kΩ•B．电压表0～15V，内阻50kΩ•C．电流表0～0.6A，内阻0.05Ω•D．电流表0～3A，内阻0.01Ω•E．滑动变阻器，0～10Ω•F．滑动变阻器，0～100Ω5．(2011·高考天津理综)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：A．电流表(量程100μA，内阻约2kΩ)；B．电流表(量程500μA，内阻约300Ω)；C．电压表(量程15V，内阻约100kΩ)；D．电压表(量程50V，内阻约500kΩ)；E．直流电源(20V，允许最大电流1A)；F．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定功率1W)；G．电键和导线若干．电流表应选_____，电压表应选______．(填字母代号)分压内接该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：实物连接以其考察的知识点较多和要求思考问题全面等特点，成为高中物理实验的热点。然而学生在这种题上往往失误太多。究其原因，就是没有建立起完整、细致、合理的思维程序，使得连出的线路图出现错误或疏漏。五、实物连接：１．根据原理画出电路图２．根据要求选择器材及量程３．根据先并后串或先串后并的方法连接实物图４．连接时要注意：电流的方向、仪表的量程、变阻器的接法及滑片的初位置、导线不交叉、不能搭在仪器上+-RXAV··++ESRBAV试根据右图连接下列实物VGR1SR2P小结1、实验仪器和电路选择的基本原则:安全性精确性方便性3、实验电路（电流表内外接法）的选择4、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：2、实验仪器的选择:电流表内接法电流表外接法限流式接法分压式接法估算最大值电表达到满偏的1/3以上5、实物连接：先并后串或先串后并用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:A.待测电阻Rx：范围在5—8Ω，额定功率1WB.电流表A1：量程0—0.6A（内阻0.2Ω）C.电流表A2：量程0—3A（内阻0.05Ω）D.电压表V1：量程0—3V（内阻3KΩ）E.电压表V2：量程0—15V（内阻15KΩ）F.滑动变阻器R：0—100ΩG.蓄电池：电动势12VH.导线，电键.为了较准确的测量，并保证器材安全，电流表应选，电压表应选，并画出电路图。由Ω＜Rx知，应选外接法5.24VARR先确定测量电路ARPx51额定电流Im=≈0.45A，应选电流表A1VPRx8额定电压Um=≈2.8V，应选电压表V1由R=100Ω＞10Rx知，应选择限流式电路再确定控制电路其电路图如图所示。例2：有一个电阻Rx，其阻值大约是25kΩ，可供选择的器材是：电流表A1(0----100μA,2kΩ)电流表A2(0----500μA,300Ω)电压表V1(0----10V,100kΩ）电压表V2(0----50V,500KΩ）直流稳压电源E（15V，1A）滑动变阻器R(1kΩ,1W)电键K和若干根导线．试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。解：（1）电压表、电流表的选择由于滑动变阻器的电阻明显小于待测电阻，因此滑动变阻器必须用分压器接法。若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。+－（2）电流表内接法和外接法的选择实验电路图E=15V25KΩ1KΩRXA2V1因为RX=25KΩ＞＞RA=300Ω，所以采用电流表内接法由于用分压器接法时，电阻RX中的最大电流为Imax=10V/25KΩ=0.4mA=400μA所以电流表选A2（500μA）有一电阻Rx其阻值大约在100-200之间，额定功率为0.25W，现用伏安法较准确测量它的阻值，所给器材如下电流表A1（量程0—4mA，内阻约0.001）电压表V1（量程0—5V，内阻约10K）电压表V2（量程0—15V，内阻约20K）滑动变阻器R（阻值范围0—20）直流电源E(电动势12V)开关导线请画出原理图并注明所选器材：定值电阻R0=2000RA1RxESV1R0有一电阻Rx其阻值约为100，额定功率为0.16W，现用伏安法较准确测量它的阻值，所给器材如下电流表A2（量程0—50mA，内阻约10）电压表V1（量程0—3V，内阻约10K）电流表A1（量程0—3A，内阻约0.1）滑动变阻器R（阻值范围0—20）直流电源E(电动势24V)开关导线请画出原理图并注明所选器材：定值电阻R0=500RA2RxESV1R0要求尽量能多测几组数据二．替代法测量电阻利用伏安法测电阻，无论电流表内接还是电流表外接都会对测量造成误差，而利用比较法测电阻可避免这些误差．实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值．1.原理2.电路R0·RXA····S1S2ab+R0VS1RX···S2ab··P+用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电压表测量例