《电流表内外接、滑动变阻器限流与分压接法》

实验部分——电流表内外接、滑动变阻器的限流与分压接法◆课前导引：电流表、滑动变阻器等元件经常被应用到电路实验中，通过实验，我们就可以知道这些元件如何连接才能使测量误差更小、测量结果更精确……一、理想电流表与理想电压表1、理想电流表：内阻极小，可以忽略它的分压2、理想电压表：内阻极大，可以忽略它的分流二、电流表的内外接法1、内接法2、外接法RXAVARXV（1）分析：（2）特点：测量值RX偏大（3）减小误差的要求：RX》RA（4）接法原则：当RX》RA时，电流表应采用内接法，测量结果会偏大一点，简称“大内偏大”。（1）分析：（2）特点：RX偏小（3）减小误差的要求：RX《RV（4）接法原则：当RX《RV时，电流表应采用外接法，测量结果会偏小一点，简称“小外偏小”。XXRVVRVAVXIUIIUIUR真真RRRIUUIURAAARAVXX3、电流表内外接选择依据（1）“直接比较”法或“主观判断”法①若RX》RA，则采用“内接法”②若RX《RV，则采用“外接法”（2）①若，则采用“内接法”②若，则采用“外接法”比较法与VAXRRRVAXRRRVAXRRRV二、关于滑动变阻器的限流、分压接法为了美观abP1、限流接法：（1）作用：主要改变电路的电流，滑动变阻器只有其中一部分电阻RPb分压（2）特点：①与其他用电器串联②其他用电器（如图中灯泡）的电流、电压不能从零开始变化③比较节能④RP接线方法：一上一下A灯灯灯REIRREPEUERRRP灯灯灯abPVabPA2、分压接法：（1）作用：除了改变电路的电流之外，还使滑动变阻器两部分电阻RPa、RPb都能分压（2）特点：①滑动变阻器一部分电阻RPa与其他用电器（如图中的灯泡）并联，在与另一部分电阻RPb串联②与滑动变阻器一部分电阻RPa并联的其他用电器（如图中灯泡）的电流、电压能从零开始变化③RP接线方法：一上两下灯灯REI0EU灯02、选择伏特表方法---与电源电动势比较安全且指针偏角至少过1/3量程总结---设计电路方法1、选择变阻器接法---与待测电阻相差小：限流接法比待测电阻小得多：分压接法3、选择安培表方法---估算电路中最大电流安全且指针偏角至少过1/3量程4、选择安培表接法---RX＞√RARV或RXRA时，安培表内接RX＜√RARV或RXRV时，安培表外接电学实验----仪器选择★选择规则：(1)一般读数在所选是量程2/3以上，至少要超过1/3(2)欧姆表在R中/3~3R中读数为宜，较准确。(3)保证表的安全，不超过表的量程。例：一多用表有四个欧姆档，分别为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1000Ω，现用它来测量一未知电阻的阻值、当用×100Ω档测量时，发现指针的偏转角度很小，为了使测量结果更准确，测量前应进行如下两项操作，先，接着，然后再测量并读数。先调成×1000Ω档表笔短接调零(3)若无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。电路选择----安培表内、外接★选择规则：(1)当RX＞＞RA或RX＞√RARV时，选择安培表内接(2)当RX＜＜RV或RX＜√RARV时，选择安培表外接aVAbc★这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U电路选择----变阻器分压、限流接法★选择规则----限流接法(1)电阻上电压读数范围较小。(2)选用总阻与被测电阻阻值相近的变阻器。★两种接法均适用时，选用限流接法。★选择规则----分压接法(1)电阻上电压读数范围大----在0~U之间。(2)选用总阻比被测电阻阻值小得多的变阻器。★要求电压从零开始读数，或要求读数范围尽量大★所提供的实验仪器，电表量程不够。★变阻器总阻远小于被测电阻或与之串联电阻阻值例题一有一电阻RX，其阻值约为40～50Ω，需进一步测定其阻值，现有以下器材：电池组(E=9V,r=0.5Ω)电压表(量程0～10V，RV约20KΩ)电流表(量程0～50mA，RA约20Ω）电流表(量程0～300mA，RA约4Ω）滑动变阻器R1(最大值100Ω，额定电流1A)滑动变阻器R2(最大值1700Ω，额定0.3A)开关S和导线若干VARXRVARXR图1两个电路中选哪一个？安培表和变阻器选哪一个？图2第一步----选哪个电路？有一电阻RX，其阻值约为40～50Ω，需进一步测定其阻值，现有以下器材：电压表(量程0～10V，RV约20KΩ)电流表(量程0～50mA，RA约20Ω）电流表(量程0～300mA，RA约4Ω）VARXRVARXR图1图2因为RX＜√RARV所以选安培表外接则选图1(1)当RX＞＞RA或RX＞√RARV时，选择安培表内接(2)当RX＜＜RV或RX＜√RARV时，选择安培表外接方法第二步----选哪个安培表？有一电阻RX，其阻值约为40～50Ω，需进一步测定其阻值，现有以下器材：电池组(E=9V,r=0.5Ω)电压表V(量程0～10V，RV约20KΩ)电流表A1(量程0～50mA，RA约20Ω）电流表A2(量程0～300mA，RA约4Ω）VARXR图1方法：利用电路最大电流判断选择忽略伏特表的分流作用和电池的内阻，RX取45Ω，调R为零时电路电流最大。若选电流表A1,则Imax=9/(45+20)=0.14A则不能选A1----不安全。若选电流表A2,则Imax=9/(45+4)=0.18A选A2的理由----Imax小于A2的量程。Imax超过A2量程的一半第三步----选哪个变阻器？有一电阻RX，其阻值约为40～50Ω，需进一步测定其阻值，现有以下器材：VARXR图1方法：限流电路----相距甚近变阻器R1与待测电阻阻值相近，故选之滑动变阻器R1(最大值100Ω，额定电流1A)滑动变阻器R2(最大值1700Ω，额定0.3A)选择理由----(1)小于其额定电流(2)方便调节，能有效控制电路。例题二要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的准确值，现有以下器材：直流电源U(E=15V,额定电流I＝1A)电流表A1(量程0～100μA，内阻约RA=2kΩ）电流表A2(量程0～500μA，内阻约RA=0.3kΩ）电压表V1(量程0～10V，内阻约RV=100KΩ)电压表V2(量程0～50V，内阻约RV=500KΩ)变阻器R（量程0～1KΩ，额定功率1W）电键K和导线（符合实验要求）为使测量尽可能准确，则（1）测量电路应选择接法。(内、外接法)（2）变阻器应选择接法。(限流、分压)（3）电流表应选用，伏特表应选用.（4）画出电路图，并连接实物图。第一步----选择变阻器接法要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的准确值，现有以下器材：直流电源U(E=15V,额定电流I＝1A)电流表A1(量程0～100μA，内阻RA=2kΩ）电流表A2(量程0～500μA，内阻RA=0.3kΩ）变阻器R（量程0～1KΩ，额定功率1W）因RXR，限流电路不能有效控制电路，电流变化小,因此，选用变阻器分压接法。方法：限流接法相距近，分压接法相距远第二步----选择伏特表要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的准确值，现有以下器材：直流电源U(E=15V,额定电流I＝1A)电压表V1(量程0～10V，内阻RV=100KΩ)电压表V2(量程0～50V，内阻RV=500KΩ)(1)V1、V2量程与电源比较E比较，确定选V2,但读数范围小于1/2量程----读数范围小,误差大,不选。方法—保证表的安全。--读数范围尽可能大于1/2量程。(2)V1量程与电源比较E比较，小于E,但变阻器采用了分压接法,可以控制V1示数不超过表的量程。第三步----选择安培表要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的准确值，现有以下器材：直流电源U(E=15V,额定电流I＝1A)电流表A1(量程0～100μA，内阻RA=2kΩ）电流表A2(量程0～500μA，内阻RA=0.3kΩ）电压表V1(量程0～10V，内阻RV=100KΩ)最大电流Imax=10/RX=400μA，超过A1表的量程，故选电流表A2。方法:估算最大电流或最小电流不超过表的量程第四步----选择内、外接法要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的准确值，现有以下器材：电流表A2(量程0～500μA，内阻RA=0.3kΩ）电压表V1(量程0～10V，内阻RV=100KΩ)方法：(1)当RX＞＞RA或RX＞√RARV时，选择安培表内接(2)当RX＜＜RV或RX＜√RARV时，选择安培表外接经比较RX＞√RARV，则选用安培表内接。第五步----综合画电路图变阻器R分压接法电压表选V1表电流表A2内接法画电路图的方法:1、先画主电路2、再连辅电路3、后连电压表4、代号不忘标A2RXRUKV1第六步----画实物电路图连实物电路图的方法：V1A2RXRUKV-A-1、先正后负2、先串后并3、电压表最后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。分析：