一、滑动变阻器的分压接法与限流接法
滑动变阻器的分压接法与限流接法各有什么特点？如何选用？
滑动变阻器是电学实验中较重要、较常用的仪器，它能够改变电压和电流的大小.滑动变阻器在电路中有两种连接方式，即分压式和限流式.
(1)电路特点
图甲为分压式电路，图乙为限流式电路.其中R 为用电器电阻，R 0为滑动变阻器的电阻，A 、B 为两端接线柱，C 为滑动触头，E 、r 为电源电动势和内阻.由图可知，两种电路的电路结构性质大不相同.分压电路中，R 0全部接入电路，R 与R BC 并联后又与R AC 串联，组成混联电路.而在限流电路中R 0的一部分接入电路，并与R 串联组成简单的串联电路.
一、分压式电路的特点：
①滑动触头必须从B 到A 调节，不致
在接通电路时，因超过额定电压而烧坏用电
器.
②电压可以从零开始变化。当滑动触头
C 由B 向A 滑动时，用电器上的电压由零逐
渐变大。
③R 上的电压变化范围是零到0000
RR E RR R R r R R ?+++，当电源的内阻r 可以忽略时，R 上的电压变化范围是0~E .
④当R < 当R >>R 0时，电路外电阻主要由R 0决定.当C 由B 向A 滑动时，R 上的电压变化较快，容易达到所需电压，即R >>R 0时常采用分压式电路. 二、限流式电路的特点： ①使用限流式电路做实验时，开始滑动触头C 应在B 端，防止实验中电流过载而烧坏用电器. ②当滑动触头C 由B 向A 滑动时，外电路电阻变小，电流由小变大，通过R 上的电 流始终不为零，电流I 在r R E +到r R R E ++0之间变化. ③当R>>R 0时，电流可调范围较小；当R < 由以上分析得出：当R >>R 0时，常采用分压式电路；当R < 关于限流接法和分压接法的一些理论分析 在限流接法中，如电路负载电阻为R，滑动变阻器总电阻为r，电源的电动势为E，电源的内电阻忽略不计，则电路中电流的变动范围为E／R≥I≥E／（R＋r）。如果R>>r，则r的阻值大小变化对电流几乎不产生影响，电路中电流为E／R；当R< 在分压接法中，滑动变阻器输出的电压范围是0≤U≤E。如果R>>r，在图4．5－5中，R AC≈r1，U AC＝（r1／R）E，即输出电压与滑动变阻器电阻成线性变化。如果R< 如对同一用电器，两种接法均适用，应接成限流电路。因为在分压接法中，通过电源的电流为I＝I用＋I滑，在限流接法中，通过电源的电流为I′＝I用，故分压接法中电功率损失较大。 . 关于电路的连接问题教 一、怎样选择接法与外接法 很多同学在学了伏安法测电阻后，分不清什么时候采用接法，什么时候采用外接法，仅是知道测大电阻用阻法，测小电阻用外接法，但在测量既不是很大也不是很小的电阻时，就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。下面就来谈谈在伏安法测电阻时接法与外接法的选择。一. 误差的产生原因 伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。它的测量值和真实值应该是：，即使是测量十分准确的电压表和电流表，由于电压表和电流表都有阻，导致了电阻的测量值和真实值存在误差。 当选用外接法（a）时，电压表与电阻并联，电压表的读数就是电阻两端的电压，但电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流，因此测量值要小于真实值，实际上测量的电阻值是电压表电阻和电阻并联的阻值。如果电阻的值远小于电压表的阻，电压表分去的电流很小，这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流，所以外接法适合于测小电阻。 当选用接法（b）时，电流表与电阻串联，电流表的读数就是电阻的电流值，但电压表测的是电阻和电流表的总电压，所以测量值大于真实值，实际上测量的电阻值是电阻与电流表电阻串联的总电阻值。如果电阻的值远大于电流表的阻，电流表分去的电压很小，这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压，所以接法适合于测大电阻。 专业资料． . 二. 系统的相对误差 由于外接法（a）测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻，所以： 相对误差 ）测量的实际是电阻与电流表的串联电阻，所以：接法（b 相对误差 当、外接法相对误差相等时，有，所以，（）为临界值。当（即为大电阻）时用接法，当（即为小电阻）时用外接法，这样所测的值误差相对较小。当时，用、外接法均可。 三. 利用试触法确定、外接法大小都不知道时，可用试触法确定、外接法。如下图所示的电路，空当 出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触M、N两点，观察两电表的示数变化情况，如果，说明电压表阻带来的影响大，即电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大，说明电流表阻带来的影响大，即电阻跟电流表的电电阻”，应采用接法，如果阻相差较小，属于“小电阻”应采用外接法。 四. 应用举例 例：有一未知的电阻）两种电路进b（、）a（3，为较准确的测出其阻值，先后用如图专业资料． . 行测试，利用（a）测的数据为“2.7V、5.0mA”，利用（b）测的数据为“2.8V、4.0mA”，那么，该电阻测的较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是（） A. ，偏大； B. ，偏小； ，偏大。 C. 图 2 图1 滑动变阻器的分压接法和限流接法 邛崃一中——杨忠林 滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。 一、 滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析 1．滑动变阻器的分压接法 如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论： 首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0 R 0 R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性 的，如图1（b ）中①所示。换言之，触头P 在ab 间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U 0。 其次，当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时，P 点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1（b ）②所示。 再次，当负载电阻R 很小，对于确定的R ap ，左部分分得的电压将更小，如图如图1（b ）③所示。 可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 2．动变阻器的限流接法 如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论： 首先，电路中的电流：I= U 0 R aP +R ，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图（b ）所示。 当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0 R ，R 两端 的电压最大U max =U 0。 当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、 滑动变阻器的限流接法和分压接法 被测电路对供电电压或供电电流有一定的要求，为满足这一要求，供电电路一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成，滑动变阻器在电路中有两种连接方式： 1．限流接法 如图4为滑动变阻器的限流接法.它的连接方式是电压表、滑动变阻器与待测电阻三者串联.该接法对外供电电压的调解范围是：E R R E R x x ~0 ，为了保护负载，闭合电键前滑动触头应滑到b 点. 2．分压接法 如图5是滑动变阻器的分压接法.它的连接方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联.该接法对外供电电压的调解范围是：E ~0，为了保护负载，闭合电键前滑动触头应滑到b 点. 3．两种接法的比较：分压接法电压调解范围大，限流接法电压调解范围小，但限流接法电路耗能小. 4．两种接法的选择 滑动变阻器的两种接法都能控制调解负载的电流和电压，但在相同条件下调解效果不同，实际应用中要根据具体情况恰当地选择限流接法和分压接法. （1）通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，电路结构简单，因此应优先考虑. （2）为了便于调解，在待测电阻的阻值与滑动变阻器的阻值相差不大的情况下应选择限流接法；在待测电阻的阻值远大于滑动变阻器阻值的情况下应选择分压接法. （3）在下列情况下必须采用分压接法： ①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调解，只有分压接法才能满足. ②如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小，若采用限流接法，无论怎样调解，电路中实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或其它元件，必须采用分压接法. ③伏安法测电阻实验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时，若采用限流接法，待测电阻上的电流（或电压）变化很小，不利于多次测量取平均值或用图象法处理数据，也起不到保护用电器的作用.为了在上述情况下尽可能大范围地调解待测电阻上的电流（或电压），应选择分压接法. 图4 图5 滑动变阻器的限流式和分压式接法 （一）滑动变阻器在电路中的两种接法： 1．通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制电路中的电流——限流式； 如图1所示，当滑动头P 从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。 注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。 2．通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起调压器的作用——分压式。 如图2所示，电阻R 与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变P 的位置改变用电器R 两端电压，实现调制电压作用。 （二）两种电路选取： 1．两种电路的比较： ⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。 ⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。 2．选择原则： 由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。 例：在如图所示电路，已知U =5V ，通过变阻器AB 连成分压式电路向小灯泡L 供电，电灯L 上标有“2.5V 、25Ω”字样。求： ⑴为使小灯泡正常发光且上述电路的效率达到40%， 应如何选择变阻器的额定电流和电阻值。 ⑴限流式接法 ⑵分压式接法 ⑵变阻器如何连接才能使电路的效率达到最大？最大效率为多少？ 但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式： ①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大； ②明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。 ③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。 例：用伏安法测金属电阻R x（约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几kΩ，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量R x的原理图。 3．几点说明： ⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则②准确性原则③方便性原则④经济性原则 ⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选 用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。 例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器A，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A；滑动变阻器B，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A，根据其它实验仪器的规格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的A为好。（因为调节方便） 描绘小灯泡的伏安特性曲线 （一）目的： 1.描绘小灯泡的伏安特性曲线； 2.学习如何设计实验电路以及如何确定实验器材的规格。 （二）原理： 金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大， 高中物理3-1滑动变阻器的两种接法讨论和练习题 一，.限流接法讨论 如图1所示。 用电器Rx 的电压调节范围： 电路消耗的总功率为：EI 限流接法的选用原则： ①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节， 只在小范围内变化，且待测电阻Rx 与R 接近时。 ②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小， 法的要求时。 ③两种方法都满足时优先选用限流接法。 二，.分压接法 如图3所示 ①Rx 电压调节范围0≤Ux ≤E 。 ②开关闭合前，P 应在a 端。 分压接法的选用原则： ①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。 ②待测电阻Rx 远大于R ，且要求电压变化范围较大时。 ③采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx 的额定值或电表量程时。 二，滑动变阻器分压式和限流式两种接法练习 [例1] (2011·天津高考)某同学测量阻值约为 25 k Ω的电阻 Rx ，现备有下列器材： A ．电流表(量程 100 μA ，内阻约 2 k Ω)； B ．电流表(量程 500 μA ，内阻约 300 Ω)； C ．电压表(量程 15 V ，内阻约 100 k Ω)； D ．电压表(量程 50 V ，内阻约 500 k Ω)； E ．直流电源(20 V ，允许最大电流 1 A)； F ．滑动变阻器(最大阻值 1 k Ω，额定功率 1 W)； G ．电键和导线若干。 电流表应选________，电压表应选________。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题： ①____________________________________________； ②____________________________________________。 [例2] 碳膜电阻是在绝缘介质骨架上镀一层碳膜。己知某碳膜电阻阻值约为10Ω，其结构如图实－7－9所示，现通过实验测定碳膜厚度，备用器材如下： A ．电流表(量程0～0.6 A ，内阻约0.2 Ω) B ．电流表(量程0～3 A ，内阻约0.03 Ω) C ．电压表(量程0～3 V ，内阻约30 k Ω) D ．电压表(量程0～15 V ，内阻约150 k Ω) E ．滑动变阻器(最大值为2 Ω) F ．滑动变阻器(最大值为20 Ω) G ．滑动变阻器(最大值为200 Ω) H ．学生电源(4 V) I ．螺旋测微器 J ．游标卡尺 实验主要步骤： (0)x ERx U E r Rx R ≤≤=+ 滑动变阻器分压与限流两种接法的选择 滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应 考的难点. 滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法. 负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围 （忽略电源内阻） 相同条件下电路消 耗的总功率 限流接法E≤UL≤Ｅ ≤IL≤ EIL 分压 接法 0≤UL≤Ｅ0≤IL≤E（IL+Iap） 比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小 ①限流法.如图（a）所示，待测电阻上电压调节范围为.显然，当 R0< 图1电路称为限流接法，图2电路称为分压接法。 其中R L指的是待测元件电阻（即平时所说的R X），R0是滑动电阻滑动变阻器的分压接法 分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 滑动变阻器的限流接法 限流式接法要能在调节过程中平缓控制电流，滑动变器阻值要稍大些。一般来说，约为待测电阻的3—10倍。 1．在下面三种情况下必须选择分压接法： a．要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路） b．如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路． c．伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（电压），应选择滑动变阻器的分压接法。 2．以下情况可选用限流接法： a．测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R0，采用滑动变阻器限流接法。 b．电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求，应采用滑动变阻器限流接法。 c．没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节能因素采用滑动变阻器限流接法。 ； 滑动变阻器分压式和限流式接法实验专题 （一）滑动变阻器在电路中的两种接法： | ⑴限流式接法⑵分压式接法 1．在下面三种情况下必须选择分压接法： a．要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路） b．如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路．c．伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（电压），应选择滑动变阻器的分压接法。 2．以下情况可选用限流接法： a．测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R0，采用滑动变阻器限流接法。 , b．电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求，应采用滑动变阻器限流接法。 c．没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和 节能因素采用滑动变阻器限流接法。 [例1] (2011·天津高考)某同学测量阻值约为 25 kΩ的电阻 Rx，现备有下列器材：A．电流表(量程 100 μA，内阻约 2 kΩ)； B．电流表(量程 500 μA，内阻约 300 Ω)； C．电压表(量程 15 V，内阻约 100 kΩ)； D．电压表(量程 50 V，内阻约 500 kΩ)； E．直流电源(20 V，允许最大电流 1 A)； ! F．滑动变阻器(最大阻值 1 kΩ，额定功率 1 W)； G．电键和导线若干。 电流表应选________，电压表应选________。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以 高二上学期物理学案 序号ZT ○ 2 专题：滑动变阻器的限流式与分压式接法 【自主学习】【知识疏导】 1．比较及理解 ○ 1通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流， 通过变阻器改变电阻来改变用电器两端以控制电路中的电流——限流式； 电压，起调压器的作用——分压式。 如图1所示，当滑动头P 从右端向左移动 如图2所示，电阻R 与变阻器左边电阻 过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的 并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变 电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。 P 的位置改变用电器R 两端电压，实现调 制电压作用。 注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路 实验开始时应使滑动变阻器分出的电 的电阻最大。（如图：滑片应在最右段） 压最小。（如图：滑片应在最左段） ○2电压范围：U U R R R p ~+； 电压范围：U ~0 ○3电流范围： R U R R U p ~+。 电流范围：R U ~0 （上式中：R 为用电器的电阻，R p 为滑动变阻器的全电阻。） ◇ 1限流电路的调节范围与R p 有关。在电源电压U 和用电器电阻R 一定时，R p 越大，用电器上电压和电流的调节范围也越大；当R p 比R 小得多时，用电器上的电压和电流的调节范围都很小。◇ 2分压式接法的电压和电流的调节范围与滑动变阻器Rp 无关。 2．两种电路的比较： ⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。 ⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。 3．选择原则： 由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。 但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式： ①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大； ②明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。 ③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。（仪器安全为最） 例：用伏安法测金属电阻R x （约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A ，电压表内阻为几k Ω，量程为3V ，电源电动势为9V ，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A ，试画出测量R x 的原理图。 4．几点说明： ⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则 ②准确性原则 ③方便性原则 ④经济性原则 ⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。 例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有： 滑动变阻器A ，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A ； 滑动变阻器B ，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A ， 根据其它实验仪器的规格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的A 为好。（因为调节方便） 班级： 姓名： ⑴限流式接法 ⑵分压式接法 滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据及伏安法测电阻 2013.10.30 1.限流式 图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx 的电压可调范围 E E R R x ~R x + 限流式电路的特点: ①电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单. ②电能损耗较小. 2.分压式 图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx 的电压可调范围0~E 分压式电路的特点: ①电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂. ②电能损耗较大. 分压限流的选择 1. 负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连读可调，应选分压电路. 2. 若负载电阻的阻值Rx 远大于滑动变阻器总阻值R ，应选分压电路. 3. 若负载电阻的阻值Rx 小于滑动变阻器总阻值R 或相差不多，且没有要求电压从零可调,应选限流电路. 4. 两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路总功率小。 5. 特殊问题要具体问题具体分析. 电流表内接法与外接法选择： (1)阻值判断法：当 V R R ??时,采用电流表“外接法” 当 A R R ??时,采用电流表“内接法”。即大内小外！ (2)试触法:若电压表变化明显，用外接法；若电流表变化明显，则用内接法！ 实验一 测金属丝电阻率 1.实验步骤 ①测量电阻丝的直径d. ②按电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路； ③把一段同规格的电阻丝接入电路，用mm 刻度尺量出其接入电路的长度l. ④把滑动变阻器的滑片调至适当位置，电路经检验无误后闭合电键，改变滑动片的位置，读出几组相应的电流表和电压表的示数Ｉ和Ｕ的值。求出电阻的平均值.或者作出U-I 图像，求其斜率k=R ⑤利用 L S R =ρ计算金属丝的电阻率. 例1：在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，下列做法正确的是( ) 滑动变阻器的限流式和分压式接法及两种接法的选择 滑动变阻器的两种电路都能控制调节负载的电压和电流，但调节效果不同，实际应用中要根据具体情况恰当的选择限流式接法和分压式接法，下面是选择的方法。 1．通常情况下（满足安全条件），由于限流式接法电路能耗较小，电路结构简单，因此应优先考虑。 2．在下列情况下必须采用分压式接法： （1）实验要求使某部分的电压或电流从零开始调节，只能采用分压式接法； （2）如果实验所提供的电表量程或其他元件允许通过的最大电流很小，若采用限流式接法，无论怎样调节，电路中的实际电流（或电压）都会超过电表量程或元 件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或元件，滑动变阻器必须采用分 压式接法； （3）伏安法测电阻实验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值时，若采用限流式接法，待测电阻的电流（或电压）变化很小，不利于多次测量求平均值 或用图像法处理数据，也起不到保护电阻或电表的作用，为了在上述情况下尽 可能大范围的调节待测电阻的电流或电压，应选择分压式接法； （4）在对改装后的电流表或电压表进行校准时，必须从零开始校准，滑动变阻器必须采用分压式接法； 3．大阻值的滑动变阻器一般采用限流式接法，小阻值的一般采用分压式接法。 经验分享： 1. 电学实验对分压式接法考查较多； 2. 若滑动变阻器阻值较小（例如10Ω、20Ω），采用分压式接法的可能性就非常大； 3. 做题时要注意审题，从上下文中挖掘隐含条件。 高考经典真题思路详解： 1.（1997年全国高考题）某电压表的内阻在20~50k Ω之间，现要测量其内阻，实验室提供下列器材可供选择： A ．待测电压表（量程3V ）； B ．电流表A 1（量程200μA ）； C ．电流表A 2（量程5mA ）； D ．电流表A 3（量程0.6A ）； E ．滑动变阻器R （最大值1k Ω）； F ．电源E （电动势4V ），电建s ，导线若干。 （1）所提供的电流表中，应选用 （填字母代号）； （2）为了尽量减小误差，要求多测几组数据，试在图中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电建已连好）。 解题步骤： （1）先确定测量电路。本题提供的有电压表和电流表，测电压表内阻应采用伏安法。 方案有如下两种： 方案一：电压表、电流表串联。 由串联电路电流相等及欧姆定律，得V U I R = ，则电压表内阻V U R I =，只要读出电压表和电流 表的读数就可以测出电压表内阻。此方案可行。 方案二：电压表、电流表并联： 由并联电路电压相等及欧姆定律，得A U I R = ，则电流表内阻A U R I =，只要读出电压表和电流 表的读数就可以测出电流表内阻。此方案不可行。 滑动变阻器分压式和限流式接法实验专题 （一）滑动变阻器在电路中的两种接法： 1．在下面三种情况下必须选择分压接法： a ．要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路） b ．如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路． c ．伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（电压），应选择滑动变阻器的分压接法。 2．以下情况可选用限流接法： a ．测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载电阻R 接近或小于滑动变阻器电阻R 0，采用滑动变阻器限流接法。 b ．电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求，应采用滑动变阻器限流接法。 c ．没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节能因素采用滑动变阻器限流接法。 [例1] (2011·天津高考)某同学测量阻值约为 25 k Ω的电阻 Rx ，现备有下列器材： A ．电流表(量程 100 μA ，内阻约 2 k Ω)； B ．电流表(量程 500 μA ，内阻约 300 Ω)； C ．电压表(量程 15 V ，内阻约 100 k Ω)； D ．电压表(量程 50 V ，内阻约 500 k Ω)； E ．直流电源(20 V ，允许最大电流 1 A)； F ．滑动变阻器(最大阻值 1 k Ω，额定功率 1 W)； G ．电键和导线若干。 电流表应选________，电压表应选________。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题： ①____________________________________________； ②____________________________________________。 ⑴限流式接法 ⑵分压式接法 滑动变阻器的两种接法比较和选择 知识要点 一、滑动变阻器的两种连接方式 如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R 0）对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a ）电路称为限流接法，图（b ）电路称为分压接法． 二、两种电路的比较 1.从调节范围上比较 分压电路优点：调节范围宽，其次是它的电流，电压都包含了0值且与R 0无关。 2.从方便调节的角度比较 其中，在限流电路中，通R L 的电流I L =0 R R E L +，当R 0＞R L 时I L 主要取决于R 0的变化，当R 0＜R L 时，I L 主要取决于R L ，特别是当R 0< 从两电路连线方面看，限流电路简单，分压电路复杂。 从两电路节能方面看，限流电路耗能小（EI L ），分压电路耗能大（E （I L ＋I ap ））。 三、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法 滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取． （1）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：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法． ②当用电器的电阻R L 远大于滑动变阻器的最大值R 0，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．因为按图（b ）连接时，因R L >>R 0＞R ap ，所以R L 与R ap 的并联值R 并≈R ap ，而整个电路的总阻约为R 0，那么R L 两端电压U L =IR 并=0R U ·R ap ，显然U L ∝R ap ，且R ap 越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作． 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R L 的额定值时，只能采用分压接法． （2）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R L 与R 0接近或R L 略小于R 0，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． 专题滑动变阻器的两种解法 一、教学目标： 1、认识滑动变阻器的两种接法 2、两种接法的特点及作用 3、两种接法的选择方式 二、重点和难点： 重点：两种接法的特点及作用 难点：两种接法的选择方式 三、设计思路： 先让学生认识滑动变阻器的两种接法，让学生小组讨论两种接法的电路构造特点，从而理解为什么一个叫限流式接法，一个叫分压式接法 根据串并联知识让学生分析两种接法的电压变化范围及电流变化从而得出必选分压式接法的一种情况 最后具体举联说明选择的方式 四、教学流程 教 学进程教师活动学生活动 活动目 标及说 明 一新课教学（直接引入）我们知道要描绘待测电阻的伏 安特性曲线，必须多测几组U、 I值，如何在同一电路中中多 测几组U、I值呢？ 思考： 1、滑动变阻器与小灯泡串联起 什么作用？试分析一下过程？ 2、滑动变阻器与小灯泡并联起 什么作用？试分析一下过程 学生A：通过滑动变阻器可起到作用 学生B： 滑片P移动的过程 中接入电路的电阻变化，使得通过待测电阻 的电流发生变化，加在待测电阻两端的电压 发生变化。电压的变化范围是 x x R E E R R + ,电流变化范围是 x x E E R R R + 可以使 学生对 滑动变 阻器的 两种接 法及电 路特点 进行理 解性识 记 滑片P 移动的过程中，加到待测电阻两端的电压发生变化，进而电流也发生变化 师总结：滑动变阻器（最大阻值为R 0）对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用 可见，当要求负载电压或电流从0开始变化或要求变化范围较大，要选分压式接法 负载R L 上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载R L 上电流调节范围（忽略电源内阻） 相同条件下电路消耗的总功率 限流接法 R R R L L +E ≤U L ≤E 0R R E L +≤I L ≤L R E EI L 分压接法 0≤U L ≤E 0≤I L ≤ L R E E （I L +I ap ） 比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较大 限流电路能耗较小 拓展 限流法： 思考：1、待测电阻上电压调 节范围为 ~L L R E E R R +.显 然，当R 0< 关于电路的连接问题教 一、怎样选择内接法与外接法 很多同学在学了伏安法测电阻后，分不清什么时候采用内接法，什么时候采用外接法，仅是知道测大电阻用内阻法，测小电阻用外接法，但在测量既不是很大也不是很小的电阻时，就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。下面就来谈谈在伏安法测电阻时内接法与外接法的选择。 一. 误差的产生原因 伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。它的测量值和真实值应该是： ，即使是测量十分准确的电压表和电流表，由于电压表和电流表都有内阻，导致了电阻的测量值和真实值存在误差。 当选用外接法（a）时，电压表与电阻并联，电压表的读数就是电阻两端的电压，但电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流，因此测量值要小于真实值，实际上测量的电阻值 是电压表内电阻和电阻并联的阻值。如果电阻的值远小于电压表的内阻，电压表分 去的电流很小，这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流，所以外接法适合于测小电阻。 当选用内接法（b）时，电流表与电阻串联，电流表的读数就是电阻的电流值，但电压表测的是电阻和电流表的总电压，所以测量值大于真实值，实际上测量的电阻值是电阻与电 流表内电阻串联的总电阻值。如果电阻的值远大于电流表的内阻，电流表分去的电压很小，这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压，所以内接法适合于测大电阻。 二. 系统的相对误差 由于外接法（a）测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻，所以： 相对误差 内接法（b）测量的实际是电阻与电流表的串联电阻，所以： 相对误差 当内、外接法相对误差相等时，有，所以，（） 为临界值。当（即为大电阻）时用内接法，当（即为小电阻）时用外接法，这样所测的值误差相对较小。当时，用内、外接法均可。 三. 利用试触法确定内、外接法 当大小都不知道时，可用试触法确定内、外接法。如下图所示的电路，空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触M、N两点，观察两电表的示数变化情况，如果，说明电压表内阻带来的影响大，即电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大电阻”，应采用内接法，如果，说明电流表内阻带来的影响大，即电阻跟电流表的电阻相差较小，属于“小电阻”应采用外接法。 四. 应用举例 例：有一未知的电阻，为较准确的测出其阻值，先后用如图3（a）、（b）两种电路进 行测试，利用（a）测的数据为“2.7V、5.0mA”，利用（b）测的数据为“2.8V、4.0mA”，那么，该电阻测的较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是（） A. ，偏大； B. ，偏小； C. ，偏小； D. ，偏大。 解析：比较（a）、（b）两图的电压读数，可知电压变化，，电流的变化，，可见，即电流变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，即说明所测电阻是一个大电阻，故应采取电流表内接法，即（b）图测量的较准确，，此种解法测量值偏大，故D 正确。 关于电路的连接问题教 一、怎样选择接法与外接法 很多同学在学了伏安法测电阻后，分不清什么时候采用接法，什么时候采用外接法，仅是知道测大电阻用阻法，测小电阻用外接法，但在测量既不是很大也不是很小的电阻时，就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。下面就来谈谈在伏安法测电阻时接法与外接法的选择。 一. 误差的产生原因 伏安法测电阻是根据部分电路欧姆定律来进行测量的。它的测量值和真实值应该是： ，即使是测量十分准确的电压表和电流表，由于电压表和电流表都有阻，导致了电阻的测量值和真实值存在误差。 当选用外接法（a）时，电压表与电阻并联，电压表的读数就是电阻两端的电压，但电流表测量的是通过电阻和电压表的总电流，因此测量值要小于真实值，实际上测量的电阻值是电压表电阻和电阻并联的阻值。如果电阻的值远小于电压表的阻，电压表分去的电流很小，这时电流表测量的电流就接近于通过电阻的电流，所以外接法适合于测小电阻。 当选用接法（b）时，电流表与电阻串联，电流表的读数就是电阻的电流值，但电压表测的是电阻和电流表的总电压，所以测量值大于真实值，实际上测量的电阻值是电阻与电流表电阻串联的总电阻值。如果电阻的值远大于电流表的阻，电流表分去的电压很小，这时电压表测量的电压就接近于电阻两端的电压，所以接法适合于测大电阻。 二. 系统的相对误差 由于外接法（a）测量的实际上是电阻和电压表并联的电阻，所以： 相对误差 接法（b）测量的实际是电阻与电流表的串联电阻，所以： 相对误差 当、外接法相对误差相等时，有，所以，（）为临界值。当（即为大电阻）时用接法，当（即为小电阻）时用外接法，这样所测的值误差相对较小。当时，用、外接法均可。 三. 利用试触法确定、外接法 当大小都不知道时，可用试触法确定、外接法。如下图所示的电路，空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触M、N两点，观察两电表的示数变化情况，如果，说明电压表阻带来的影响大，即电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大电阻”，应采用接法，如果，说明电流表阻带来的影响大，即电阻跟电流表的电阻相差较小，属于“小电阻”应采用外接法。 四. 应用举例 例：有一未知的电阻，为较准确的测出其阻值，先后用如图3（a）、（b）两种电路进 分压式和限流式接法 1、现有下列器材：A、两节干电池，内阻不计；B、滑动变阻器0～ 10Ω；C、滑动变阻器0～500Ω；D、小灯泡（2.5V，0.5W）；E、 开关；F、导线若干 请你设计一个电路，使小灯泡两端的电压能在0～2.5V范围内较 方便地连续变化。 （1）滑动变阻器应选； （2）画出对应的电路图。 2、用如图87－5中所给的实验器材测量一个“12V，5W”的小灯泡在不同电压下的功率，其 中电流表有3A、0．6A两挡，内阻可忽略；电压表有15V、3V两挡，内阻很大．测量时要求加在灯泡两端的电压可持续地从0调到12V．按要求在实物图上连线（其中部分线路已经连好）． 3、在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6 V，3 W”，其他选用的仪器 有____________ 电流表A l(量程3A，内阻0.2Ω) 电流表A2(量程0.6 A，内阻1Ω) 电压表V1(量程3V，内阻20kΩ) 电压表V2(量程15V，内阻60KΩ) 变阻器R1(0—1000Ω，0.5 A) 变阻器R2(0～20Ω，2A) 学生电源(6～8V)． 开关S及导线若干． 实验中要求在0～6V范围内读取并记录下12组不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出小灯泡的伏安特性曲线．在上述器材中，电流表应选用_______，电压表应选用________变阻器应选用________·在下面的方框中画出实验的电路图． 4、图7是滑动变阻器的示意图，若要将其连人电路，且当其滑动片向左滑动时，连入电路的 电阻值变大，请在图(A)上画连线；若要使其滑动片向右滑动时，连人电路的电阻值变大，请在图(B)上画连线． 上图是一位同学做本实验时的电路连线，请将他的错误连线加以更正．5、(1)某学校学生在开展“测金属电阻率’：研究性学习括动中，对有关金属(灯泡中的钨丝)、 半导体(二极管)、合金(标准电阻)，及超导材料的电阻率查阅了大量资料，提出了下列一些说法，你认为正确的有? A．金属温度计是利用金属材料的电阻率随温度升高而不发生显著变化制成的 B．标准电阻是利用合金材料的电阻率几乎不随温度变化而变化制成的 C．半导体材料的电阻率随温度升高而增大? D．当温度为绝对零度时，某种材料电阻率突然为零，这种现象叫超导现象 (2)①在“测金属电阻率”实验中，螺旋测微器测金属丝的直径的读数如图，则直径d=______mm。 ②测得接入电路的金属丝的长度为L，已知其电阻大约为25Ω． 在用伏安法准确测其电阻时，有下列器材供选择，除必选电源（电动势1.5V， 内阻很小)、导线、开关外，电流表应选，电压表应选， 滑动变阻器应选。(填代号)并将设计好的测量电路原理图画 在虚框内。 A1电流表(量程40mA，内阻约0.5Ω) A2电流表(量程10mA，内阻约0．6Ω) V1电压表(量程6V，内阻约30kΩ) V2电压表(量程1.2V，内阻约的20kΩ) R1滑动变阻器(范围0-10Ω) R2滑动变阻器(范围0-2kΩ) 6、有一根细长而均匀的金属材料样品M截面为外方内圆，如图所示．此样品重约1~2N，长约为30cm。电阻约为10Ω，其电阻率为ρ，密度为D，因管线内径d太小，无法直接测量，请设计一个实验方案测量d．可供选用的器材有： A．毫米刻度尺B．螺旋测微器C．电流表（600mA，1.0Ω） D．电流表（3A，0.1Ω）E．电压表（3V，6KΩ）F．滑动变阻器（2KΩ，0.5A） G．滑动变阻器（10Ω，2A）H．蓄电池（6V，0.05Ω） （1）除待测金属材料、开关、带夹子的导线若干外，还应选用实验器材 有_ _________（只填代号字母） （2）在（左图）虚结框中，画出设计方案的电路图； （3）在（右图）中，把所选器材连接实际测量电路； M分压限流 内接外接法总结优秀
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