电学实验之―电阻测量方法

电学实验之——伏安法测电阻临颍一高李占兴一、测量原理欧姆定律或闭合电路欧姆定律：、U=E-Ir二、测量电路选择——电流表的内接法与外接法IURVA电流表外接法VA电流表内接法连接方式误差来源测量值与真实值关系适用范围内接法电流表分压电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：R测R真测大电阻外接法电压表分流电流表的读数大于流过待测的电流，故：R测R真测小电阻三、控制电路的选择——滑动变阻器的限流接法与分压接法1．滑动变阻器的限流接法与分压接法SR0RLabP(a)限流接法SR0RLabP(b)分压接法2．滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法⑴下列三种情况必须选用分压式接法①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：描绘小灯泡的伏安特性曲线），即大范围内测量时，必须采用分压接法.②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，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（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.⑵下列情况可选用限流式接法①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且待测电阻RL接近或略小于滑动变阻器R0，采用限流式接法.②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.③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式接法.四、伏安法测电阻(一)．伏安法【例1】用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5Ω，额定功率为1W）；电流表A1（量程0~0.6A，内阻0.2Ω）；电流表A2（量程0~3A，内阻0.05Ω）；电压表V1（量程0~3V，内阻3kΩ）；电压表V2（量程0~15V，内阻15kΩ）；滑动变阻器R1（0~50Ω），滑动变阻器R2（最大阻值1kΩ）蓄电池（电动势为6V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选。画出实验电路图.SR1RXEV1A1A1，V1（二）．伏安法拓展1．利用已知内阻的电压表【例2】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（约500Ω）：电源E，有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为3V，内阻r1＝750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；电流表A，量程为0.6A，内阻rA约10Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关K，导线若干。测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的实验电路原理图。31V1KRRXV2E1112rUUURx=如果待测电阻阻值约1000Ω，其他条件不变，电路又当如何设计？用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（约1000Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为3V，内阻r1＝750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；电流表A，量程为0.6A，内阻rA约10Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关K，导线若干。思考与比较：2．利用已知内阻的电流表【例3】用以下器材测量一待测电阻的阻值．电流表A1（量程250mA,内阻r1为5Ω);标准电流表A2（量程300mA,内阻r2约5Ω）待测电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；电源Ｅ（电动势约为10V，内阻r约1Ω）单刀单掷开关Ｓ，导线若干．⑴要求方法简捷，电表读数不能小于其量程的1/3，能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号．A2SR2R1A1⑵实验中，需要直接测量的物理量是,用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是________.11211rIIIR=A1、A2的读数I1、I2用以下器材测量一待测电阻的阻值：电流表A1（量程150mA,内阻r1为5Ω);标准电流表A2（量程300mA,内阻r2为5Ω）待测电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；电源Ｅ（电动势约为10V，内阻r约1Ω）单刀单掷开关Ｓ，导线若干．思考与比较：其他条件不变，电路能设计成功吗？若实验不允许换表，但可以添加定值电阻能按要求设计吗？3．灵活运用定值电阻R【例4】用以下器材测量一待测电阻的阻值．电流表A1（量程150mA,内阻r1为5Ω);标准电流表A2（量程300mA,内阻r2为5Ω）；待测电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；定值电阻R3阻值95Ω电源Ｅ（电动势约10V，内阻r约1Ω）；单刀单掷开关Ｓ，导线若干．要求方法简捷，电表读数不能小于其量程的1/3，能测多组数据，画出实验电路原理图A2SR2R1A1R3【例5】从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A的内阻。A．待测电流表A（量程300μA，内阻r1约为100Ω）B．电压表V（量程3V，内阻r2为3kΩ）C．直流电源E（电动势4V，内阻不计）D．定值电阻R1=50ΩE．滑动变阻器R2（最大阻值20Ω，允许通过的最大电流0.5A）F．开关S一个，导线若干要求测量时两块电表的指针偏转均超过其量程的一半。VSR2R1A【例6】某电流表的内阻在0.1～0.2之间现要测量其内阻，可选用的器材如下：A.待测电流表A1（量程0.6A）B.电压表V1（量程３V，内阻约２KΩ）C.滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）D.定值电阻R2（阻值５Ω）E.电源Ｅ（电动势４V）F.开关Ｓ及导线若干⑴画出实验电路图；⑵若测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，则电流表A1的内阻的表达式为RA＝____RA=IU-R2R2A1V1S【课下练习】从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。电流表（A1）量程10mA，内阻r1待测（约40Ω）；电流表（A2）量程500uA，内阻r2＝750Ω电压表（V）量程10V，内阻r3=10kΩ电阻（R1）阻值约100Ω，作保护电阻用滑动变阻器（R2）总阻值约50Ω电池（E）电动势1.5V，内阻很小开关（K）导线若干（1）画出电路图，标明利用器材的代号。（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式r1＝____，式中各符号的意义是____。解析：（1）电路图如右所示（2）r1=122IrI电流表（A1）（A2）读数分别为I1、I2，r2为（A2）内阻A2SR2R1A1E【课下练习】为了测量两个电压表VA、VB的内电阻，可以提供的仪器有：电压表VA、量程5V、内阻约3000Ω；电压表VB，量程3V、内阻约2500Ω；电流表A，量程3A、内阻2.5Ω；电阻箱R1，阻值范围0—9999.9Ω电阻箱R2，阻值范围0—99.9Ω；滑动变阻器R3，阻值0—50Ω、额定电流1.5A；滑动变阻器R4，阻值0—10Ω、额定电流1A；电池阻、电动势12V，内电阻约0.5Ω；单刀开关2个，导线若干（1）在设计电路时，能否选用电流表A，请简要说明理由___。（2）为了测量两个电压表内电阻，请设计一个测量电路，画出电路图。（3）说明实验原理和需要测量的物理量，并列出计算两个电压表内电阻的计算式。VBS1RR1VAS2BABARRUU=BRRRRBARUUAA11+=′′1-RUUUUUURAABBBAB′′′=解析：（1）电流表A不能选用，电流表量程太大，测量不准确。（4）开关S2打开时，电压表VA和VB串联，其读数之比等于内电阻之比，即开关S2闭合时，电压表VA和电阻箱电阻R1并联，再与VB串联，其读数之比为：联立可解得