3-1高中物理电阻的测量方法

实验1：描绘小灯泡伏安特性曲线实验电路滑动变阻器采用“分压接法”.可使小灯泡两端的电压从零开始连续变化。因小灯泡的电阻较小，安培表采用“外接法”.可使测出的小灯泡的电压、电流更准确。－0.63A－153V误差来源：⑴测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；⑵描绘I—U线时作图不准确造成的偶然误差。(1)按照如图所示的电路图连接成实验电路（安培表外接，变阻器用分压式，开关处于断开状态，变阻器触头位于电压表读数为零处）。(2)闭合开关S，移动滑动变阻器触头位置，测出12组不同的电压值U和电流值I。并将测量数据填入表格。U00.20.40.60.81.01.21.62.02.42.83.23.63.8I实验步骤(3)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴建立坐标系。在坐标系上描出各组数据所对应的点，将描出的点用平滑的曲线连结起来。就得小灯泡的伏安特性曲线。I/AU/V00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.80.050.100.150.200.25..............(4)拆除电路，整理仪器。实验步骤注意事项⑴因本实验要作出I—U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；⑵本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；⑶电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；⑷电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；⑸坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。⑹U－I图线中，电阻是某点与原点连线的斜率。实验2：测金属的电阻率实验目的:用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。实验原理:SlRIUR42dSILUd42实验器材:被测金属导线，直流电源（4V）,电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω）,电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。实验步骤:1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S.2．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。AVRRxES3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度l,反复测量3次,求出其平均值。4．把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。5.将测得的R、l、d值,代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。6．拆去实验线路，整理好实验器材。LIUd42－0.63A－153V注意事项:1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。3．实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。例.测定金属丝的电阻（阻值3～5Ω）时，给定的实验器材的实物如下图所示，要求通过金属丝的电流可以在0—0.6A之间变化。请在方框中画出实验电路图，并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。－0.63A－153V解:实验电路图如图示,AV连线图如图示。举例说明1.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（4）“比较法”测电阻--——原理串联分压并联分流限流器电路，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RXAVRXVA常规的伏安法”测电阻A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．伏安法测电阻之发散思维2．“安安法”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．1．“伏安法”测电压表的电阻VA．．．电压表（电流表）是一个能读出其两端电压（通过其电流）的电阻．没有系统误差IURV2122IIRIRAx1221IRIRAA没有系统误差此电路能否测量出电流表的内阻？根据并联分流进行测量没有系统误差V1v2．．．RxV2v1．．．．．3．“伏伏法”电压表的创新使用－－测电流．2211VVRUUR221VxRUUR条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用．没有系统误差存在系统误差RxV2v1．．．．．2221VxRUUURR0V2v1．．．．．02122RUUURV能否消除？根据串联分压进行测量没有系统误差没有系统误差【备考提示】在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电路欧姆定律的变形运用。在处理时，一定要明确原理，灵活运用。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1.原理半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联电路的电流分配关系，因电流表可以读出自身的电流，故在其电流减半时，必有另一支路分掉另一半的电流，在总电流近似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等于电流表的电阻．2.电路3.步骤1.先闭合S1，调节R1使电流表指针满偏.2.再闭合S2，保持电阻R1不变，调节R2使电流表指针半偏，记下R2的值.3.若R1＞100R2，有Rg=R2S1S2R1R2．．．．．．G半偏法测电流表的电阻rRREIIgg1gggIrRRRRREI221'gRR2VPaVPaRRRRR11002)(RRRRRRRRVPaVPa原理Pa间的总电压基本不变并联分流干路中的电流基本不变串联分压2RRg0RRV误差分析并联分流满偏时Pa之间电阻半偏时Pa之间电阻串联分压PaPaUU'VRR0S1S2R1R2．．．．．．GVRabSR0P．．．4.误差分析在用半偏法测电流表的内阻的实验中，当闭合开关S2时，调节R2使电流表半偏，即通过电流表的电流为Ig/2，此时干路总电流因回路中总电阻变小而变大，即比Ig稍大，这样通过R2的电流将大于Ig/2，因此电流表内阻的测量值小于真实值．5.半偏法测电压表的内阻R测R真1.把电阻箱R0的阻值调到0，把滑动变阻器的触头P滑到a端．3.保持滑动变阻器触头位置不变，调节R0使电压表指针半偏，记下R0的值.4.若RRV，有Rg=R02.闭合开关S，调节R使电压表指针满偏.VRabSR0P．．．半偏法测电压表的内阻半偏法测电流表的内阻电路实验条件gRR1VRR实验步骤1.把滑动变阻器的触头P滑到a端．把电阻箱R0的阻值调到01.把滑动变阻器R1的电阻调到最大，把电阻箱R2的阻值调到02.闭合开关S，调节R使电压表指针满偏.2.先闭合S1，调节R1使电流表指针满偏.3.再闭合S2，保持电阻R1不变，调节R2使电流表指针半偏，记下R2的值,则Rg=R2.3.保持滑动变阻器触头位置不变，调节R0使电压表指针半偏，记下R0的值,则RV=R0.S1S2R1R2．．．．．．GVRabSR0P．．．例：伏安法测电阻某同学为了较精确的测量一阻值约为20Ω的电阻Rx的阻值.①在以下备选器材中电流表应选__________,电压表应选_______,变阻器应选_________.（只填写器材对应的字母）电源E（电动势3V、内阻可忽略不计）电流表A1（量程50mA，内阻约12Ω）电流表A2（量程3A，内阻约0.12Ω）电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）滑动变阻器R1（0～10Ω，允许最大电流2.0A）滑动变阻器R2（0～1000Ω，允许最大电流0.5A）定值电阻R（30Ω，允许最大电流1.0A）开关及导线若干②请在方框中画出实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，所选器材用对应符号标出）。③若某次测量中，电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式为Rx＝________________。V1R1A1