《伏安法測電阻》PPT課件.ppt

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1、8-4 伏安法測電阻,根據(jù)部分電路歐姆定律 可知，只要測出被測電阻兩端的電壓 U 和流過該電阻的電流I ，就可求出電阻 R 的大小。,一、伏安法測電阻的原理,二、伏安法測電阻的電路組成,測量電路,控制電路,(2)結(jié)論: 電流表內(nèi)接法：電流為真實(shí)值，電壓偏大 據(jù)RU/I，測量值大于真實(shí)值,1. 電流表內(nèi)接法,(1)使用條件:,RX RA 時(shí),2. 電流表外接法：,(1)使用條件:,RX RV 時(shí),(2)結(jié)論:,電流表外接法：電壓為真實(shí)值，電流偏大 據(jù)RU/I，測量值小于真實(shí)值,一、待測電路的選擇：,外接法,內(nèi)接法,誤差來源,測量結(jié)果,測量條件,伏特表的分流,電流表的分壓,R真R測,R真R測,RR

2、A,RRV,伏安法測電阻,例1. 用內(nèi)阻為3000的電壓表和內(nèi)阻為10的電流表測電阻，在圖甲、乙兩種情況下，電壓表的示數(shù)都是60V，電流表的示數(shù)都是0.2A，則R1的測量值為 ，真實(shí)值是 ，R2的測量值為 ，真實(shí)值是 。,300,290,300,333,1.（1）某同學(xué)用伏安法測電阻Rx兩測量電路圖電流表分別為內(nèi)接和外接，其他條件都相同若用甲圖電路，兩表讀數(shù)分別為2.00 V和0.30 A；若用乙圖電路，兩表讀數(shù)為1.51 V和 0.31A為了使測出的電阻值誤差較小，實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用圖_所示電路選用此電路的測量值比真實(shí)值_（偏大或偏小）,乙,偏小,練習(xí),2.一個(gè)未知電阻,無法估計(jì)其電阻值,某同學(xué)用伏

3、安法測量此電阻,用如圖(a)(b)兩種電路各測一次,用(a)圖所測數(shù)據(jù)為3.0V、3.0mA,用(b)圖測得的數(shù)據(jù)是2.9V、4.0mA,由此可知, 用 圖測得Rx的誤差較小,測量值Rx= .,（a）,1000,3.如圖所示電流表和電壓表的讀數(shù)分別為10V和0.1A,電壓表內(nèi)阻為500,那么待測電阻R的測量值比真實(shí)值 ,測量值為 ,真實(shí)值為 .,小,100,125,練習(xí),實(shí)驗(yàn)連線的基本方法,連線時(shí)把導(dǎo)線接在接線柱上； 電表的正負(fù)接線柱，從電表的正接線柱流入， 從負(fù)接線柱流出；電表的內(nèi)外接法 滑動變阻器應(yīng)處于有效的控制狀態(tài) （限流或分壓，接通電路后，應(yīng)使電表讀數(shù)最小） 開關(guān)的連接（應(yīng)在干路上，閉

4、合前電表讀數(shù)為零）,Rx,二控制電路的選擇,控制電路分為限流式和分壓式兩種,滑動變阻器以何種接法接入電路，應(yīng)遵循安全性、精確性、方便性、節(jié)能性原則綜合考慮，靈活擇取。,滑動變阻器的連接方式,1.限流式,圖中變阻器起限流作用，求待測電阻Rx的電壓可調(diào)范圍,限流式電路的特點(diǎn):,1.電壓不能從零開始調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)范圍較小. 但電路結(jié)構(gòu)較為簡單.,2.電能損耗較小.,2.分壓式,圖中變阻器起分壓作用，求待測電阻Rx的電壓可調(diào)范圍,分壓式電路的特點(diǎn):,1.電壓可以從零開始調(diào)節(jié)到電源電動勢,調(diào)節(jié)范圍較大. 但電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜.,2.電能損耗較大.,滑動變阻器的連接方式,限流式,分壓式,可調(diào)范圍,變阻器,電能損

5、耗,較大阻值,較小阻值,較小,較大,滑動變阻器的連接方式,下列三種情況必須選用分壓接法 (1)要求回路中某部分電路的電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)必須采用分壓接法。 (2)當(dāng)被測電阻阻值Rx遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值R，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù))時(shí)，必須采用分壓接法。 (3)若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓(電流)總是超過實(shí)驗(yàn)儀器的量程時(shí)，只能采用分壓接法。 若沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí)，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用限流接法。,A.010V B.020V C.1020V D.2030V,在圖中,AB間的電壓為30V,改變滑動變阻器觸頭的位置

6、,可以改變CD間的電壓,UCD的變化范圍是( ),C,1.電路結(jié)構(gòu)：,完整的實(shí)驗(yàn)電路包括三個(gè)部分：, 測量電路 控制電路（變阻器、開關(guān)） 電 源,2.分析方法:, 測量電路, 控制電路,定內(nèi)外接法,定分壓限流電路,三、電路設(shè)計(jì)及儀器選擇：,準(zhǔn)確性原則：選用電表量程應(yīng)可能減小測量值 的相對誤差，電壓表、電流表在 使用時(shí)盡可能使指針接近滿量程， 若指針偏轉(zhuǎn)不到滿偏角度的/3， 讀數(shù)誤差較大。 安全性原則：通過電源，電表，滑動變阻器， 用電器的電流不能超過其允許的 最大電流。 便于操作原則：選擇控制電路時(shí)，既要考慮 供電電壓的變化范圍是否滿足 實(shí)驗(yàn)要求，又要注意便于操作。,3、基本原則：,精確性,安

7、全性 可操作性。,三、電路設(shè)計(jì)及儀器選擇：,經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：,1、關(guān)于電流表內(nèi)外接：,大內(nèi)大，小外小。,2、關(guān)于分壓與限流：,考試多數(shù)考分壓； 實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開始取的。,3、關(guān)于滑動電阻器的選擇：,分壓時(shí)選小的；限流時(shí)選大的。,4、關(guān)于滑動變阻器在閉合開關(guān)前p的位置,分壓打到最小；限流打到最大值。,應(yīng)用舉例,解析：(1)器材選擇(測量電路),從減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差的角度考慮，兩電表及電表與電源間的配置要合理。注意到電源電動勢遠(yuǎn)小于電壓表V2的量程，而跟電壓表V1的量程較接近，若選用電壓表V2來測量電壓，其最大偏轉(zhuǎn)量達(dá)不到量程的1/3，讀數(shù)時(shí)偶然誤差太大，所以選用V1較恰當(dāng)；而此時(shí)通過電流表的

8、最大電流 ，因此，電流表A2與V1配置較好。又因?yàn)?所以測量電路應(yīng)選內(nèi)接法。,(2)電路選擇(控制電路) 電路選擇主要從滑動變阻器對電路的控制和調(diào)節(jié)的角度考慮。若采用限流電路控制，注意到測量部分的總電阻約為25k ，遠(yuǎn)大于滑動變阻器的總電阻(1 k)，要保證電表安全，變阻器分得的電壓至 少為5V， 阻值應(yīng)調(diào)到12.5 k， 顯然， 限流不能起到保證電表 安全的作用，更不能進(jìn)行有效 調(diào)節(jié)，所以，只能采用分壓電路 控制，實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。,E,R,r,Rx,v1,A2,S,欲用伏安法測定一段電阻絲的電阻，其阻值約為12，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，并且電壓、電流測量范圍盡可能大一些下列器材中電流表應(yīng)選用

9、的是（填選項(xiàng)代號，下同），電壓表應(yīng)選用的是，滑動變阻器應(yīng)選用的是在下面的方框內(nèi)畫出應(yīng)采用的電路圖 A電池組E（6V，內(nèi)阻很?。?B電流表A1（03A，內(nèi)阻0.0125） C電流表A2（00.6A，內(nèi)阻0.125） D電壓表V1（03V，內(nèi)阻3k） E電壓表V2（06V，內(nèi)阻6k） F滑動變阻器R1（05，2A） G滑動變阻器R2（01000，1A） H電鍵、導(dǎo)線,A2,V2,R1,用伏安法測量某電阻Rx的阻值,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下:,A.待測電阻Rx：范圍在58，額定功率1W B.電流表A1：量程00.6A（內(nèi)阻0.2） C.電流表A2：量程03A（內(nèi)阻0.05） D.電壓表V1：量程00.6A（

10、內(nèi)阻3K） E.電流表V1：量程00.6A（內(nèi)阻15） F.滑動變阻器R：0100 G.蓄電池：電動勢12V H.導(dǎo)線，電鍵. 為了較準(zhǔn)確的測量，并保證器材安全，電流表應(yīng)選 ，電壓表應(yīng)選 ，并畫出電路圖。,由 Rx知，應(yīng)選外接法,先確定測量電路,額定電流Im= 0.45A，應(yīng)選電流表A1,額定電壓Um= 2.8V，應(yīng)選電壓表V1,由R=10010Rx知，應(yīng)選擇限流式電路,再確定控制電路,其電路圖如圖所示。,分析：,1-4 如圖為用伏安法測量一個(gè)定值電阻絲阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：,待測電阻絲Rx(約100). 直流毫安表(量程010mA,內(nèi)阻50). 直流電壓表(量程03A,內(nèi)

11、阻5k). 直流電源(輸出電壓4V，內(nèi)阻可不計(jì)). 滑動變阻器(阻值范圍015，允許最大電流1A). 開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干.,根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求， 在本題的實(shí)物圖上連線.,【解析】1、先確定測量電路：在電表接法上因?yàn)镽x與毫安表內(nèi)阻(50)較接近，而遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻(50)，故應(yīng)采用電流表外接法.,2、再確定控制電路：本實(shí)驗(yàn)要求多測幾組數(shù)據(jù)， 并且有較大變化范圍，由于Rx大于變阻器全部 電阻，所以必須采用分壓電路(如圖10-4-12).,1-6 一只小燈泡，標(biāo)有“3V、0.6W”字樣?，F(xiàn)用右下圖給出的器材測量該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R1。（滑動變阻器最大阻值為10；電源電動勢為12V，內(nèi)阻

12、為1；電流表內(nèi)阻為1，電壓表的內(nèi)阻為10k）。 （1）在設(shè)計(jì)電路的過程中，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用 （選填“內(nèi)接”或“外接”）法?；瑒幼冏杵鞯倪B接方式應(yīng)采用 （選填“分壓式”或“限流式”） （2）將你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖（盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差）畫在左下方的虛線框中。,外接,分壓式,（3）用筆畫線當(dāng)導(dǎo)線，根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖將實(shí)物圖連成完整的電路（圖中有三根導(dǎo)線已經(jīng)接好）。開始時(shí)，滑動變阻器的滑動觸頭應(yīng)該移到最 端 （選填“左”或“右”）。 （4）若小燈泡發(fā)光暗時(shí)的電阻為R2，你根據(jù)所學(xué)的知識可判斷出R1與R2的大小關(guān)系為：R1 R2（選填“大于”、“等于”或“小于”）,解：（2）電路如圖所示,

13、左,大于,1-8 某同學(xué)用下列器材測量一電阻絲的電阻Rx：電源E，適當(dāng)量程的電流表電壓表各一只，滑線變阻器R，電阻箱RP，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干。他設(shè)計(jì)的電路圖如圖（a）所示，具體做法：先閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表示數(shù)合理，記下兩表示數(shù)為I1，U1；再保持RP阻值不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數(shù)為I2、U2,（1）寫出被測電阻Rx= （用電表的讀數(shù)表示）； （2）此實(shí)驗(yàn)中因電流表有內(nèi)阻，電壓表內(nèi)阻不是無限大，使被測電阻的測量值 真實(shí)值（選填“大于、小于或等于”）,（1）先閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表示數(shù)合理，記下兩表示數(shù)為I1，U1；設(shè)電壓

14、表內(nèi)阻為RV,再保持RP不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數(shù) 為I2、U2。,（2）被測電阻的測量值 真實(shí)值。,“等于”,題目,解:（3）,實(shí)物圖連線如圖示,（3）請你幫他按電路圖在實(shí)物圖（b）上連線；,解析見下頁,解：,S2向1閉合有,S2向2閉合有,沒有系統(tǒng)誤差的伏安法測電阻,用歐姆表粗略測得該金屬絲的電阻約為2 ，另外,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還提供了下列器材供重新測定該金屬絲的電阻使用：,A.電源E（電動勢為3.0V ，內(nèi)阻不計(jì)） B.電壓表V（量程為0 3.0V ， 內(nèi)阻約為2k）,C.電流表A（量程為00.6A ，內(nèi)阻約為1） D.滑動變阻器R（最大阻值10，額定電流2.0A） E.開關(guān)S一個(gè),

15、導(dǎo)線若干,為獲得盡可能高的實(shí)驗(yàn)精度，請你利用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)測定金屬絲電阻的實(shí)驗(yàn)電路，并把實(shí)驗(yàn)原理圖畫在右側(cè)的方框中。,1、測量電路：電流表外接法 2、控制電路：滑動變阻器為限流器,解：,實(shí)驗(yàn)原理圖如圖示：,用伏安法測量金屬導(dǎo)線的電阻R，試把圖中給出的器材連接成測量R的合適的電路。圖中安培表的量程為0.6A，內(nèi)阻接近1，伏特表的量程為3V，內(nèi)阻為幾K ；電源的電動勢為6V，變阻器的阻值為020 。在閉合電鍵前，變阻器滑動觸點(diǎn)應(yīng)處于正確位置。,解：金屬導(dǎo)線的電阻不大，安培表應(yīng)外接，變阻器電阻比較大，可用限流接法，畫出電路圖如下：,2008年高考理綜天津卷 22.(2),22. (2)用下列器材組

16、裝成描繪電阻R0伏安特性曲線的電路，請將實(shí)物圖連線成為實(shí)驗(yàn)電路。 微安表A(量程200A，內(nèi)阻約200 )； 電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約10k )； 電阻R0 (阻值約20k )； 滑動變阻器R(最大阻值50 ，額定電流1 A) 電池組E(電動勢3V，內(nèi)阻不計(jì))； 開關(guān)S及導(dǎo)線若干。,解：,測量電路：從題目中給的電壓表的內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻以及待測電阻R0的阻值（很大）可以判斷測量電路要用伏安法的內(nèi)接法，,控制電路：變阻器的電阻比較小，所以采用分壓法。,實(shí)物連接如圖,例3、為了測定電流表A1的內(nèi)阻r1的精確值，實(shí)驗(yàn)室給出了如下器材：,(1) 要求電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且能多測幾組數(shù)據(jù)，盡

17、可能減少實(shí)驗(yàn)誤差。在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并在圖中標(biāo)出所選用器材的代號。,例3、為了測定電流表A1的內(nèi)阻r1的精確值，實(shí)驗(yàn)室給出了如下器材：,分析與解答： (1) 器材選擇(測量電路) 因?yàn)殡妷罕淼牧砍虨殡娫措妱觿莸?5 倍，所以該電壓表與電源不相配，不能選用該電壓表來測量電壓。而電流表 A1 和 A2 可以配置，因此將電流表 A2 跟定值電阻配合起來可以當(dāng)電壓表使用，測量電路應(yīng)為：,電路選擇(控制電路) 題目要求電流表A1的示數(shù)從零開始變化，多測幾組數(shù)據(jù)，所以滑動變阻器應(yīng)用分壓接法。用總阻值較小的滑動變阻器調(diào)節(jié)方便，故應(yīng)選R1，電路圖為：,(1) 要求電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且能

18、多測幾組數(shù)據(jù)，盡可能減少實(shí)驗(yàn)誤差。在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并在圖中標(biāo)出所選用器材的代號。,(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算電流表A1的內(nèi)阻r1，則所測電流表A1的內(nèi)阻r1的表達(dá)式為：r1=_。式中各符號的意義是：_。,(2) 利用電流表A1測出自身電流I1，電流表A2測出通過A1和R0的總電流I2，根據(jù)并聯(lián)電路的關(guān)系有I1r1=(I2I1)R0 ，解得,1用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(9001000 )： 電源E，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V； 電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1 = 750 ； 電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2 = 2500 ； 滑線變阻器R，最大阻值約為1

19、00 ； 單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 (1)測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3，試畫出測量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題中的相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。 (2)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=_。,練習(xí),2現(xiàn)有以下器材： 電壓表 V1 (量程3V，電阻約幾千歐)， 電壓表 V2 (量程6V，電阻約幾千歐)， 定值電阻 R1 (3.0k)， 滑動變阻器 R (0100 )， 直流電源 (約6V，內(nèi)阻不計(jì))， 開關(guān)、導(dǎo)線若干。 要求利用這些器材來測量電壓表V1的內(nèi)阻值，請?jiān)谙逻叺姆娇騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；若用已知量

20、和直接測得的量來表示電壓表V1內(nèi)阻，則表達(dá)式為 r =_。式中各測得量的物理意義是：_。,外接法,內(nèi)接法,誤差來源,測量結(jié)果,測量條件,伏特表的分流,電流表的分壓,R真R測,R真R測,RRA,RRV,伏安法測電阻,還有其他方法可以測電阻嗎？,(2) 兩只同種電表，已知其內(nèi)阻,已知內(nèi)阻的電流表可以當(dāng)電壓表使用，一般用來測阻值較小的電阻兩端電壓(小電壓)，已知內(nèi)阻的電壓表也可以當(dāng)電流表使用，一般用來測小電流。,三、伏安法測電阻的方法,(1)電流表和電壓表各一個(gè)，知道其內(nèi)阻的大約值,1測量電路的選擇,內(nèi)接法,外接法,(2) 兩只同種電表，已知其內(nèi)阻,(3) 兩只同種電表，內(nèi)阻都未知，需要一個(gè)電阻箱或

21、一定值電阻就能測量電表的內(nèi)阻,半偏法測電阻與電流表改裝成伏特表和安培表,一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?用半偏法測量一個(gè)靈敏電流為Ig 的電流表的內(nèi)電阻 R ，并將它改裝成一個(gè)量程為 v (I)的電壓(安培表)，并校準(zhǔn)該改裝表。,電原理圖,二 、工作原理,若主回路電流恒定不變，當(dāng)兩支路電流各分?jǐn)偪傠娏鞯囊话霑r(shí)，則這個(gè)支路電阻相等。用電阻箱 R2 的可讀阻值去替代被測電流表的內(nèi)阻值 Rg 。,三 、實(shí)驗(yàn)儀器,現(xiàn)備有如下器材： A. 電流表（量程0 100 A，內(nèi)阻約為100 ） B. 電阻箱（范圍O 10 ） C. 電阻箱（范圍0 9999 ） D. 電阻箱（范圍0 99999 ） E. 滑動變阻器（范圍0

22、200 ） F. 電源（電動勢3 v ，內(nèi)阻不計(jì)） G. 開關(guān)和若干導(dǎo)線,四 、實(shí)驗(yàn)要求：,1. 儀器的規(guī)格與量程的選擇。 2. 線路的連接。 3. 實(shí)驗(yàn)中讀得 R2 的阻值為100 ，若將此電流表改裝成量程為 3v 的電壓表，應(yīng) 串 聯(lián)一個(gè)阻值為 29900 的電阻。 4. 若用此改裝表去測量一穩(wěn)恒電壓，則測量值和真實(shí)值相比 偏小 （填“偏大”或“偏小”） 。,五 、實(shí)驗(yàn)步驟：, 接通s1 ，調(diào)節(jié)R1 ，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度； 再接通s2 ，調(diào)節(jié)R2 ，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半； 讀出 R2 的阻值，即認(rèn)為電流表的內(nèi)阻 Rg = R2 。,分析與解答： （）為了控制主回路的電流強(qiáng)度

23、，主回路中調(diào)整和控制電流的電阻 R1 應(yīng)選阻值較大，調(diào)節(jié)范圍較寬的電阻， R1 應(yīng)選調(diào)節(jié)范圍為 0 99999 的電阻箱。電流表的電阻一般在 100 左右，用半偏法測電流表的電阻時(shí)，與電流表并聯(lián)分流的電阻用只要略大于電流表電阻的電阻箱即可， R2 應(yīng)選調(diào)節(jié)范圍為 0 9999 的電阻箱。,（ 、） 實(shí)驗(yàn)中若讀得 R2 的阻值為100 ，則電流表的電阻 Rg = 100 。由于R2 與電流表并聯(lián)后，R2 調(diào)整到電流表半偏時(shí)，回路的總電阻減小，主回路中的電流將大于電流表的滿偏電流 Ig ，而通過電流表的電流為 Ig/2， 則通過R2 中的電流將大于Ig/2，故電阻箱 R2 此時(shí)的阻值應(yīng)比電流表的電阻 Rg 小一些，所以用半偏法測得的電流表的電阻值小于實(shí)際值，由此計(jì)算出的電流表的電壓降 vg （= IgRg ）也偏小，若將此電流表改裝成量程為 3v 的電壓表，則量程的擴(kuò)大倍率 n （= v/vg = 3/10-4100 = 300） 偏大，則串聯(lián)分壓電阻 R2 = （n - 1）Rg = （300 - 1）100 = 29900故由此倍率計(jì)算的串聯(lián)分壓電阻也偏大，所以降落在電流表上的電壓偏小。,實(shí)物連線(電路連接) 如下圖所示：,校準(zhǔn)電路如下圖所示：,