电学实验一锤定音 高中物理电阻的测量方法综述

电学实验要考好方法突破不得了一定二分三排序四个实验多回忆电阻功率电动势搞定要求试一试测量特征量不同思路清晰百事通测量电路要选择内接外接搞明白理想电表很好办非常情况电阻看要是电表不够用改装一下不是梦要想测量精度高量程选择有绝招电表读数有方法最小分度主意拿供电方式要明白分压限流供选择限流方式很简单上下连线好过关分压方式很特别接线方式错不得输出电压从零起特殊要求最苛刻这个器材怎么选值小流大好调节开关电源选得好安全可靠第一招只要师生齐努力物理高分没问题电学实验一锤定音绵阳东辰高中:胡明会电流电压和电阻安培伏特加欧姆串联并联再混联等效分析莫畏难通路断路和短路分析不能有错误电阻测量伏安法内外接法主意拿供电方式要选择实物连线错不得材料性质要研究电阻定律理解透电源两个特征量分析方法要妥当电阻电容和电感等效处理要圆满欧姆定律求电流等效电路要对头电功电热和电器功能转化找关系焦耳定律求电热功率测定不能缺要想生活过得好新式电器不能少电流传奇一.定值电阻的测量方法专题、电阻的测量1.“伏安法”测电阻--——常规且重要3.“替代法”测电阻--——等效替换5.多用电表测电阻--——快捷但粗糙2.“伏安法”测电阻拓展------发展方向7.“电桥法”测电阻--——准确但繁琐4.“比较法”测电阻--——原理串联分压并联分流6.闭合电路欧姆定律计算法（不计电源内阻）用电压表测电压用电流表测电流外接法？内接法？为减小误差，多测几组数据，求平均值滑动变阻器限流式？分压式？AVAV（1）原理URIIUR1.伏安法测定值电阻“同一性”（2）电路限流器电路，安培表内接法RXAV··限流器电路，安培表外接法RXAV分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表外接法RXAVRXVAxAxRxARxRRRIUUIUR＝＝测测测电流表的分压作用误差产生的原因:若时，采用电流表内接法XRARxVxVxVRxRxRRRRRIIUIUR＝＝测测测电压表的分流作用误差产生的原因：内接法RXVA··RXAV··外接法XRVR若时，采用电流表外接法。（3）伏安法测电阻之“内接外接”①比较法怎样选择“内接法”与“外接法”？（已给出R的估计阻值、电表内阻近似值）结论：与哪个比值大RxRARxRV将电压表分别接a、b两点②试触法（未给出RX的估计阻值）RXVA··Pab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）哪个大?电压表示数变化是由安培表的分压作用引起的!电流表示数变化是由电压表的分流作用引起的!例1.用内阻为3000Ω的电压表和内阻为10Ω的电流表测电阻，在图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60V，电流表的示数都是0.2A，则R1的测量值为_____Ω，真实值是_____Ω，R2的测量值为_____Ω，真实值是_____Ω。300290300333甲R1VA··R2AV··乙明确电流表内接法和外接法中测量值和真实值的物理意义和误差的理论和实验分析。例2.一个未知电阻Rx无法估计其电阻值，某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次，如图所示，按甲图测得数据是3.0V、3.0mA,按乙图测得数据是2.9V、4.0mA,由此可知按＿＿＿图所示的电路测量的误差较小，Rx的真实值更接近于＿＿＿＿Ω。甲1000甲RXVA··RXAV··乙负载RX的电压调节范围可见滑动变阻器的总阻值R越大，电阻RX两端电压的变化范围越大。变阻器总阻值R是Rx的1--2倍或比较接近时，限流接法对电流、电压控制作用显著，这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大.①限流电路在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大．RXPabERr=0EERRRXX~如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调，也没有要求多测几组数据，而且滑动变阻器的阻值比待测电阻的阻值大或比较接近，并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待测电阻正常工作，这时应从节省电能（）和电路简单考虑，选用限流电路。EIP＝源（4）伏安法测电阻之“限流分压”②分压电路RXPabERr=0负载RX的电压调节范围0---E在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于a端．以使负载上的电压和电流最小．（均为零）滑动变阻器的总阻值R越小，越便于调节用电器两端电压．一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻,在0.1—0.5倍之间为好。要求测量结果尽量准确，需要多测几组数据；要求待测电阻两端电压变化范围较大；或要求从零开始连读可调，应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多，为了能使待测电阻两端电压有较大变化，应选分压电路。如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电流表的量程，应选分压电路例3.用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1Ω，伏特表的量程为3V，内阻为5KΩ;电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0—20Ω。在闭合电键前，变阻器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，变阻器电阻比较大，可用限流接法，题目对实验的精确度也没有明确要求。+-RXAV··++例4.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、电流表的选择若滑动变阻器用限流接法电路中的最小电流为RXVA25KΩ15V1KΩ超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压器接法。VARX25KΩ15V1KΩ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）。由于用分压器接法时，电阻RX中的最大电流为所以电流表选A2（500μA）AmAmAI577577.02615minAmAmAI4004.02510max所以采用电流表内接法实验电路图+－E=15V25KΩ1KΩRXA2V1（2）电流表内接法和外接法的选择因为30025AxRkR例5.（高考试题）如图为用伏安法测量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Rx（约100Ω）（2）直流毫安表（量程0～10mA，内阻50Ω）（3）直流电压表（量程0～3V，内阻5kΩ）（4）直流电源（输出电压4V，内阻可不计）（5）滑动变阻器（阻值0～15Ω,允许最大电流1A）（6）电键一个，导线若干条．根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线．解析：因毫安表内阻与待测电阻相近，必须“外接”因为变阻器电阻很小，电源和滑动变阻器连接成分压电路，（全题6分．电源、滑动变阻器连接成分压电路，占3分．除电键接错扣1分外，其它任何错都不给这3分．伏安法测电阻的电路占3分，其中电流表应外接，即电压表应直接与待测电阻并联．这部分接线中有任何错误都不给这3分．）RXAV例6.（四川理综卷22Ⅱ）右图为用伏安法测量电阻的原理图。图中，V为电压表，内阻为4000Ω；mA为电流表，内阻为50Ω。E为电源，R为电阻箱，Rx为待测电阻，S为开关。（l）当开关闭合后电压表读数U＝l.6V，电流表读数I＝2.0mA。若将Rx=U/I作为测量值，所得结果的百分误差是____________。解（1）测量值为800IUR因为RRRVx111故真实值1000xR百分误差%2010008001000（2）电流表内接时，百分误差%5100010001050（2）若将电流表改为内接。开关闭合后，重新测得电压表读数和电流表读数，仍将电压表读数与电流表读数之比作为测量值，这时结果的百分误差是______。VmARRxES%100实际值测量值实际值百分误差例7.（山东理综卷23）检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器。可供使用的器材如下：A．待测滑动变阻器Rx，全电阻约5Ω（电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）B．电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6ΩC．电流表A2，量程3A，内阻约0.12ΩD．电压表V1，量程15V，内阻约15kΩE．电压表V2，量程3V，内阻约3kΩF．滑动变阻器R，全电阻约20ΩG．直流电源E，电动势3V，内阻不计H．游标卡尺I．毫米刻度尺J．电键S导线若干（1）用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表____(填“A1”或“A2”)，所选电压表为____(填“V1”或“V2”)。（2）画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。电路原理图和对应的实物连接如图。VARRxESA1V2VARRxES（2）解：方案一：分压接法RESAVRx方案二：限流接法AVRRxESVARRxES（3）为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。(3)解：方案一：需要的器材：游标卡尺、毫米刻度尺主要操作步骤：①数出变阻器线圈缠绕匝数n②用毫米刻度尺（也可以用游标卡尺）测量所有线圈的排列长度L，可得电阻丝的直径为d=L/n③用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1，可得电阻丝总长度)nLD(nl1也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D2，得电阻丝总长度)nLD(nl2④重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平均值方案二：需要的器材：游标卡尺主要的操作步骤：①数出变阻器线圈缠绕匝数n②用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1和瓷管部分的外径D2，可得电阻丝的直径为221DDd电阻丝总长度221)DD(nl③重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平均值A2A1Rx．．．．．2.伏安法测电阻方法拓展（1）“安安法”多用电表是怎样炼成的。电流表的创新使用___测电压．条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用。2122IIRIRAx利用“此法”测电阻，没有系统误差。缺一个电压表、多一个已知内阻的电流表考查选择供电方式、并联电路中的分流原理（2）“伏伏法”电压表的创新使用_____测电流．RxV2v1．．．．．221VxRUUR条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用．2221VxRUUURRx．．．．．v2v1利用“此法”测电阻，存在系统误差。测量值小于真实值系统误差。利用“此法”测电阻，没有系统误差。缺一个电流表、多一个已知内阻的电压表3．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，而利用替代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P滑片P的位置调好就不动了!例8．为了测量电流表A1的内阻，采用图示的电路，其中电流表A1的量程是0—300μA、内阻约为100Ω（待测）；A2是标准电流表，量程0--200μA；R1为电阻箱，阻值范围0—999.9Ω；E为电池，电动势3V、内阻不计；S1为开关，S2为单刀双掷开关。按电路图接好电路后，将可变电阻器R2和电阻箱R1适当调节后，将单刀双掷开关S2扳到接点1处，接通开关S1，调节可变电阻R2，使两电表的读数都是150μA；然后将开关S2扳到接点2，调节电阻箱R1使标准电流表的读数仍是150μA，若此时电阻箱各旋钮位置如图，则：（1）电流表A1的内阻Rg=_________Ω.（2）为了保证两电流表的安全使用，限流电阻R3的阻值应选A.100ΩB.150ΩC.1