高中物理伏安法测电阻2

伏安法测电阻根据部分电路欧姆定律可知，只要测出被测电阻两端的电压U和流过该电阻的电流I，就可求出电阻R的大小。一、伏安法测电阻的原理R=UI二、伏安法测电阻的电路组成测量电路控制电路三、伏安法测电阻的方法(1)电流表和电压表各一个，知道其内阻的大约值若时，选用电流表内接法。由于该电路中电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的总电压，电流表的读数I表示通过Rx的电流，所以使用该电路所测电阻，比真实值Rx大了RAxAURRRI测xVAxRRRR1．测量电路的选择①内接法RxVA②外接法若时，选用电流表的外接法，如上图所示。由于该电路中电压表的读数U表示Rx两端电压，电流表的读数I表示通过Rx与RV并联电路的总电流，所以使用该电路所测电阻，比真实值Rx略小些。xVAxRRRRVxVxRRURIRR测RxVA(2)两只同种电表，已知其内阻已知内阻的电流表可以当电压表使用，一般用来测阻值较小的电阻两端电压(小电压)，已知内阻的电压表也可以当电流表使用，一般用来测小电流。或或RxA1A2RxA1A2Rxv2v1Rxv1v2(3)两只同种电表，内阻都未知，需要一个电阻箱或一定值电阻就能测量电表的内阻RxA1A2Rxv2v12．控制电路的选择控制电路分为限流式和分压式两种滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、方便性、节能性原则综合考虑，灵活择取。ESRrERrS下列三种情况必须选用分压接法(1)要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时必须采用分压接法。(2)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值R，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法。(3)若采用限流接法，电路中实际电压(电流)总是超过实验仪器的量程时，只能采用分压接法。若没有很高的要求，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接法。四、应用举例例1、用伏安法测量定值电阻的阻值，备用器材如下：待测电阻Rx(阻值约为25KΩ)电流表A1(量程100μA，内阻约为2KΩ)电流表A2(量程500μA，内阻约为300Ω)电压表V1(量程10V，内阻约为100kΩ)电压表V2(量程50V，内阻约为500kΩ)电源E(电动势15V，允许通过的最大电流1A)滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)电键S，导线若干为了尽量减小实验误差，要求测多组数据。(1)电流表应选_________，电压表应选__________。(2)画出实验电路图。解析：(1)器材选择(测量电路)从减小电表读数引起的偶然误差的角度考虑，两电表及电表与电源间的配置要合理。注意到电源电动势远小于电压表V2的量程，而跟电压表V1的量程较接近，若选用电压表V2来测量电压，其最大偏转量达不到量程的1/3，读数时偶然误差太大，所以选用V1较恰当；而此时通过电流表的最大电流，因此，电流表A2与V1配置较好。又因为所以测量电路应选内接法。410A400A2.510mmxUIR3332510100103002510ERrRxv1A2S(2)电路选择(控制电路)电路选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角度考虑。若采用限流电路控制，注意到测量部分的总电阻约为25kΩ，远大于滑动变阻器的总电阻(1kΩ)，要保证电表安全，变阻器分得的电压至少为5V，阻值应调到12.5kΩ，显然，限流不能起到保证电表安全的作用，更不能进行有效调节，所以，只能采用分压电路控制，实验电路如图所示。ERrRxv1A2S器材名称器材代号器材规格电流表A1量程300mA，内阻约为5Ω电流表A2量程600mA，内阻约为1Ω电压表V量程15V，内阻约为3kΩ定值电阻R05Ω滑动变阻器R10～10Ω，额定电流为1A滑动变阻器R20～250Ω，额定电流为0.3A电源E电动势为3V，内阻不计导线、开关若干例2、为了测定电流表A1的内阻r1的精确值，实验室给出了如下器材：(1)要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减少实验误差。在虚线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所选用器材的代号。(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所测电流表A1的内阻r1的表达式为：r1=_____。式中各符号的意义是：________________。分析与解答：(1)①器材选择(测量电路)因为电压表的量程为电源电动势的5倍，所以该电压表与电源不相配，不能选用该电压表来测量电压。而电流表A1和A2可以配置，因此将电流表A2跟定值电阻配合起来可以当电压表使用，测量电路应为：RxA1A2②电路选择(控制电路)题目要求电流表A1的示数从零开始变化，多测几组数据，所以滑动变阻器应用分压接法。用总阻值较小的滑动变阻器调节方便，故应选R1，电路图为：(2)利用电流表A1测出自身电流I1，电流表A2测出通过A1和R0的总电流I2，根据并联电路的关系有I1r1=(I2－I1)R0，解得21101.IIrRIER1rRoA2SA11．用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900～1000Ω)：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关S，导线若干。(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题中的相应的英文字母标注)。(2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=_______。练习2．现有以下器材：电压表V1(量程3V，电阻约几千欧)，电压表V2(量程6V，电阻约几千欧)，定值电阻R1(3.0kΩ)，滑动变阻器R(0～100Ω)，直流电源(约6V，内阻不计)，开关、导线若干。要求利用这些器材来测量电压表V1的内阻值，请在下边的方框内画出实验电路图；若用已知量和直接测得的量来表示电压表V1内阻，则表达式为r=_______________。式中各测得量的物理意义是：_______________________。