高中电学实验第一讲:电阻的测量方法及原理
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电阻的测量实验原理
电阻的测量实验原理是通过测量电流和电压来计算电阻的大小。
实验中常用的方法有三种:电流法、电压法和桥法。
1. 电流法:
电流法是通过测量通过电阻的电流来计算电阻值。
实验中,需要将待测电阻与一个已知电阻串联,接入电流源和电流表,同时连接一个电压表测量电阻两端的电压。
通过改变电流源的电流大小,测量电压表的电压值。
根据欧姆定律,电流和电阻之间存在线性关系,可以计算出待测电阻的值。
2. 电压法:
电压法是通过测量加在电阻两端的电压来计算电阻值。
实验中,需要将待测电阻与一个已知电阻并联,接入电压源和电压表。
通过改变电压源的电压大小,测量电压表的电压值。
根据欧姆定律,电压和电阻之间存在线性关系,可以计算出待测电阻的值。
3. 桥法:
桥法利用电桥平衡时电流为零的原理来测量电阻值。
实验中,需要连接一个电阻桥,桥上接有待测电阻和已知电阻。
当桥平衡时,桥上电流为零,可以通过调节已知电阻来使桥平衡,此时已知电阻和待测电阻成比例。
通过测量已知电阻的值,可以计算待测电阻的值。
测定金属的电阻率一、仪表的读数仪器精确度/倍率读数规则及注意事项螺旋测微仪0.01mm 读数规则:固定刻度上的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度上与固定刻度水平线所对的刻度值(注意估读)×0.01mm注意事项:①若半毫米刻度线露出,需加0.5mm,②可动刻度要估读,③可动刻度上末位估读的“0”不能舍弃,小数点后一定有3位小数.游标卡尺10分度:0.1mm20分度:0.05mm50分度:0.02mm读数规则:主尺上的整毫米数+n(游标尺上第n条刻度线与主尺上某刻度线对齐)x精确度.注意事项:①游标卡尺不需要估读,②读数时主尺和游标尺所用单位要统一为mm,最后根据题目要求转换单位.电阻箱1⨯、10⨯、、100⨯1000⨯读数规则:转柄式电阻箱的读数方法是R=AX1000Ω+B×100Ω+C×10Ω+D×1Ω,其中A、B、C、D分别是箱面上转柄指示头所指示的数值.如图所示,读数为R=7×1000Ω+4×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=7408Ω.针对练习1.某同学利用10分度游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的长度和直径,则该游标卡尺的游标尺每一小格的长度为_________mm,测量结果如图1、2所示,该工件的长度为________cm,直径为_________mm.2.用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,测量结果如图1,其读数为______mm,用游标为50分度的卡尺测量某圆筒的内径,则该游标卡尺的游标尺每一小格的长度为______mm,测量结果如图2所示,此工件的直径为_______cm.3.现要测定一段粗细均匀的金属导体的电阻率,实验过程中螺旋测微器和电阻箱的测量结果分别如下:(1)螺旋测微器测量该金属导体的直径D,D测量结果如图1所示,由图1可知=_______mm;(2)由图2可知,电阻箱的读数为_______Ω.4.在以下每个图后面写出对应的读数(1)________cm,________mm.(2)_______mm,_____mm.(3)_______cm,________mm.(4)_______cm,_____mm.(5)___________mm.二、电流表、滑动变阻器接法的判断方法、测电阻的原理1.电流表的内外接法判断电路图判断方法测量值与真实值对比分析 内接法V A x R R R >测量值测得的是电流表和待测电阻的总阻值,因此真测x x R R >外接法V A x R R R <测量值测得的是电压表和待测电阻的并联电阻,因此真测x x R R >注意:电流表的内外接法的选择,也可采用试触法,即接头S 分别与a 、b 接触一下,电路如图 (1)若电流表示数“相对变化”明显,说明电压表分流作用强,待测电阻为大电阻,电流表采 用内接法;(2)若电压表示数“相对变化”明显,说明电流表分压作用强,待测电阻为小电阻,电流表采用外接法.2.滑动变阻器的两类接法电路图判断方法分压式接法(1)要求测量电路中的电压表、电流表的示数从零开始调节;(2)若采用限流接法,题目所提供的实验仪器、电表量程或电阻的最大允许电流不够; (3)滑动变阻器的阻值比待测电阻的一半还小.限流式接法(1)若待测电阻的阻值小于滑动变阻器的总阻值或相差不大,且电压、电流不要求从零可调; (2)当分压式接法和限流式接法均可使用时,考虑安装简便和节能因素,一般采用限流式接法.3.测电阻原理的判断技巧实验原理实验电路图判断技巧伏安法题干给出量程合适的电压表和电流表安安法题干缺少量程合适的电压表,但给出两个电流表且其中一个电流表的内阻已知,常用电流表代替电压表使用伏伏法题干缺少量程合适的电流表,但给出两个电压表且其中一个电压表的内阻已知,常用电压表代替电流表使用等效替代法题干中给出一个电阻箱和电流表或电压表,且出现保持滑片不动,通过调节电阻箱使得电流表或电压表的示数不变等关键字眼,一般属于替代法电桥法在定值电阻R和待测电阻xR中间桥接一个灵敏电流计,一般采用的是电桥法半偏法题干给出一个电阻箱和电流表或电压表,且出现调节滑动变阻器使电流表或电压表满偏,接着保持滑片不动,通过调节电阻箱使得电流表或电压表半偏等关键字眼,一般属于半偏法转换法题干中给出一个电流表、电压表、定值电阻和待测电阻、单刀双掷开关或开关与待测电阻串联,其中定值电阻的阻值、电压表或电流表内阻已知,一般属于转换法针对训练1.某兴趣小组的同学用下列实验器材设计了一个电路来比较精确地测量电阻x R (约3Ωk )的阻值.A.电压表1V ,量程为0~4V,内阻为6ΩkB.电压表2V ,量程为0~10V,内阻约为6ΩkC.滑动变阻器1R (0~100Ω),额定电流1AD.滑动变阻器2R (0~500Ω),额定电流0.2AE.定值电阻=0R 6ΩkF.电源电动势=E 12V,内阻很小G.开关S ,导线若干 要求实验中电表示数从零调节,可获得多组测量数据,且电表读数不能小于其量程的32, 测量结果尽量准确,实验操作方便.(1)由实验要求应选择的实验器材有____________________(填器材前面的字母序号); (2)在虚线框内画出测量电阻的最合理电路图.(电路图上标明所用仪器的代号)(3)用已知量和测量量表示x R ,则表达式=x R ___________,说明式中各字母所表示的物理量__________________________________.2. 一根均匀的细长空心金属圆管,长度为L ,电阻R 约为5Ω,其横截面如图1所示.该金属的电阻率为ρ,因管线内径太小无法直接测量,某同学设计下列实验方案尽可能精确测定它的内径d .(1)用螺旋测微器测量金属管线外径D ,图2为螺旋测微器校零时的示数,用该螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200mm ,则所测金属管线外径=D ________mm.(2)为测量金属管线的电阻R ,取两节干电池,(内阻不计)、开关和若干导线及下列器材: A.电流表0~0.6A,内阻约0.05Ω B.电流表0~3A,内阻约0.01Ω C.电压表0~3V,内阻约10Ωk D.电压表0~15V,内阻约50ΩkE.滑动变阻器,0~10Ω(额定电流为0.6A)F.滑动变阻器,0~100Ω(额定电流为0.3A)为准确测出金属管线阻值,电流表应选_____,电压表应选_____,滑动变阻器应选______.(填各仪器序号字母)(3)如图3所示,请按实验要求用笔代线将实物图中的连线补充完整.(4)根据已知的物理量(长度L 、电阻率ρ)和实验中测量的物理量(电压表读数U 、电流表读数I 、金属管线外径D ),则金 属管线内径表达式=d ___________________.3.从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表1A 的内阻1r ,要求方法 简捷,有尽可能高的精确度,并测量多组数据.器材(代号)与规格如下: 电流表1A ,量程10mA ,内阻待测(约40Ω); 电流表2A ,量程500uA ,内阻=2r 750Ω; 电压表V ,量程10V ,内阻=3r 10Ωk 电阻1R ,阻值约为100Ω; 滑动变阻器2R ,总阻值约50Ω; 电池E ,电动势1.5V ,内阻很小; 电键K ,导线若干.(1)画出实验电路图:标明所用器材的代号.(2)若选取测量中的一组数据来计算1r ,则所用的表达式=1r ______________,式中各符号的意义是:______________________________________.4.为了测量量程为3V 的电压表V 的内阻(内阻约2000Ω),实验室可以提供的器材有: 电流表1A ,量程为0.6A ,内阻约0.1Ω;电压表2V ,量程为5V ,内阻约3500Ω; 变阻箱1R 阻值范围为0~9999Ω; 变阻箱2R 阻值范围为0~99.9Ω;滑动变阻器3R ,最大阻值约为100Ω,额定电流1.5A ; 电源E ,电动势6V ,内阻约0.5Ω; 单刀单掷开关K ,导线若干.(1)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V 的内阻的实验电路,画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注),要求测量尽量准确. (2)写出计算电压表V 的内阻V R 的计算公式为=V R _______________.5.某电流表的内阻在0.1Ω﹣0.2Ω之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下: A .待测的电流表1A (量程0.6A ); B .电压表1V (量程3V ,内阻约2Ωk ); C .滑动变阻器1R (最大电阻10Ω); D .定值电阻2R (阻值5Ω); E .电源E (电动势4V ) F .电键S 及导线若干. (1)画出实验电路图;(2)如测得电压表的读数为U ,电流表的读数为I ,则电流表1A 内阻的表达式为:=A R ______________________.6.某一阻值不变的纯电阻元件(阻值在50Ω~100Ω之间),额定功率为0.25W .要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有: 电流表1A :量程为100mA ,内阻约为5Ω; 电流表2A :量程为1A ,内阻约为0.5Ω; 电压表1V :量程为6V ,内阻约为10Ωk ; 电压表2V :量程为30V ,内阻约为50Ωk ; 滑动变阻器R :0~10Ω,2A ; 电源(=E 9V ),开关,导线若干.(1)实验中应选用的电流表为 ,电压表为 ;(填入器材符号) (2)在虚线框内画出实验电路图;(3)测出的电阻值与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”).7.某物理实验小组的同学利用实验室提供的器材测量一待测电阻的阻值.可选用的器材(代号)与规格如下:电流表1A (量程250mA ,内阻1r 为5Ω); 标准电流表2A (量程300mA ,内阻2r 约为5Ω); 待测电阻1R (阻值约为100Ω); 滑动变阻器2R (最大阻值10Ω);电源E (电动势约为10V ,内阻r 约为1Ω); 单刀单掷开关S ,导线若干.(1)要求方法简捷,并能测多组数据,请在如图的方框中画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号.(2)需要直接测量的物理量是_______________________,用测的量表示待测电阻1R 的计算公式是=1R __________________.8.电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:待测电压表V (量程3V,内阻约为3000Ω),电阻箱0R (最大阻值为99 999.9Ω),滑动变阻 器1R (最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E (电动势6V,内阻不计),开关2个,导线若干. (1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整(2)根据设计的电路进行的实验步骤是:移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在的支路分压______(填写“最大”或“最小”);闭合开关1S 、2S ,调节1R ,使电压表的指针_____(填写“满偏”或“半偏”);保持滑动变阻器滑片位置不变,断开2S ,调节电阻箱0R ,使电压表的指针_________(填写“满偏”或“半偏”)读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为'V R ,与电压表内阻的真实值V R 相比,'V R _______V R(填“>”“=”或“<”).9.某同学利用图1所示电路测量一量程为3mA 的直流电流表的内阻A R (约为110Ω).提供的实验器材有:A.直流电源(电动势为1V,内阻不计)B.电阻箱(0~999.9Ω)C.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流为3A)D.滑动变阻器(0~50Ω,额定电流为1A)(1)为了尽可能减小测量误差,滑动变阻器R 应选用___________(选填“C”或“D”).(2)根据图1所示电路,在图2中用笔画线代替导线,将实物间的连线补充完整. (3)主要实验步骤如下:Ⅰ.将电阻箱0R 的阻值调为零,滑动变阻器R 的滑片P 移到右端; Ⅱ.闭合开关S ,调节滑动变阻器R 的滑片P ,使电流表的示数为3mA ; Ⅲ.调节电阻箱0R ,使电流表的示数为1mA ,读出此时电阻箱的阻值1R ; Ⅳ.断开开关S ,整理好仪器.(4)已知=1R 208.8Ω,则电流表内阻的测量值为________Ω,由于系统误差,电流表内阻的测量值__________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.10.为了测量阻值范围在200Ω~300Ω之间的电阻x R 的阻值,实验室提供了如下器材: A.电阻箱R(阻值范围0~999.9Ω) B.毫安表(量程0~3mA ,内阻约100Ω) C.直流电源(电动势约3V,内阻不计) D.两个单刀单掷开关,导线足量(1)甲同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图1所示的实验电路,设计的操作步骤如下:①按电路图连好电路,闭合开关1S ,记下毫安表的读数;②断开1S ,闭合开关2S ,调节电阻箱R 的阻值,使毫安表的读数和①中相同,记下此时电阻箱的示数1R .假设该同学的设计合理,则待测电阻=x R ___________.(2)乙同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图2所示的实验电路,设计的操作步骤如下:①按电路图连好电路,将R 调到列最大,然后闭合1S 、2S ,调节R ,使毫安表达到满偏,记下此时电阻箱的示数2R ;②断开2S ,调节R ,仍使毫安表满偏,记下此时电阻箱的示数3R ,假设该同学的设计合理,则待测电阻=x R ____________.(3)上述两位同学的设计中有一位是不合理的,不合理的是______,理由:_____________11.某实验小组为精确测量阻值约12Ω的电阻x R ,设计了如图所示的实验电路.实验室中可供使用的主要器材如下:电源E (电动势约为4.5V,内阻约1Ω) 定值电阻0R (阻值为20Ω)电压表1V (量程0~3V,内阻约3Ωk ) 电压表2V (量程0~15V,内阻约15Ωk ) 电流表A (量程0~200mA,内阻为1.5Ω) 滑动变阻器1R (阻值范围0~1Ωk ) 滑动变阻器2R (阻值范围0~20Ω)(1)图中电压表应选用_________;滑动变阻器应选用__________.(填器材代号) (2)实验小组的操作步骤如下:第一步,将滑动变阻器的滑片移到最右端,将1S 拨到位置1,闭合2S ,多次调节滑动变阻器,从电流表和电压表获得多组值,作出I U -图线,求得斜率1k ;第二步,将滑动变阻器的滑片移到最右端,将1S 拨到位置2,闭合2S ,多次调节滑动变阻器,从电流表和电压表获得多组值,作出I U -图线,求得斜率2k ;由此可求得=x R _______.(用题中所给物理量的符号表示)(3)在测出x R 的阻值后,若只将电路中的电压表拆除,该电路还可以测量电源的___________________(填“电动势”“内阻”“电动势和内阻”)12.某同学想测量铜的电阻率,他找到一根长1=L m 的铜丝,并用螺旋测微器测量铜丝的直径如图1所示.利用如图2所示的电路图测量铜丝的电阻x R ,其中有电阻箱z R (最大阻值为999.9Ω),滑动变阻器s R ,灵敏电流计G ,定值电阻Ω=k R 101,定值电阻Ω=12R ,电源E ,开关S .闭合开关S ,调节滑动变阻器s R 、电阻箱z R ,最终使得滑动变阻器0=s R 时,灵敏电流计的示数也为零,此时电阻箱z R 的阻值如图3所示.(1)该铜丝的直径=D __________mm ,电阻箱z R 的示数为___________Ω.(2)若在实验中发现电流从上往下流过电流计G ,此时应该_______(填“增大”或“减小”)电阻箱z R 的阻值,可使通过电流计G 的电流逐渐变为零.(3)待测铜丝的电阻=x R _______Ω(结果保留2位有效数字)(4)计算出铜丝的电阻率为__________Ω·m (结果保留2位有效数字)13.几位同学对一个阻值大约为600Ω的未知电阻进行测量,要求较精确地测量电阻的阻值. 有下列器材供选用:A.待测电阻x RB.电压表V (量程6V,内阻约3Ωk )C.电流表1A (量程20mA ,内阻约5Ω)D.电流表2A (量程10mA ,内阻约10Ω)E.滑动变阻器1R (0~20Ω,额定电流2A )F.滑动变阻器2R (0~2000Ω,额定电流0.5A )G.直流电源E (6V ,内阻约1Ω)H.多用电表I.开关、导线若干(1)甲同学用多用电表直接测量待测电阻的阻值,如图1所示。
高中物理电学实验专题(总10页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--高中物理电学实验专题实验专题一:伏安法测电阻一. 伏安法测电阻基本原理伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律RUI,只要测出元件两端电压和通过的电流,即可由欧姆定律计算出该元件的阻值。
二.认识电流表和电压表:1.理想表:理想电流表内阻=0, 理想电压表内阻 =∞,用理想电表测量电路,对电路不产生影响。
2.实际表:实际电流表内阻很小,但不为零;实际电压表内阻很大,但不会是无穷大。
因此,电流表和电压表对测量电路造成影响,产生误差。
为了减小误差,必须考虑电流表和电压表的接法。
三.电流表的两种接法(一)电流表外接法1、电路如图所示电压表示数= R电流表示数=+>测量值 ,小于R的真实值只有当R<<时,才有≈R,因此外接法适合测小电阻2、“小外”的含义:在实际应用中,如果推导整个过程很费时,若形象地用“小外”来描述电流表外接法的特点,学生记忆起来很方便。
“小外”含义:小电阻用外接法。
(二)电流表内接法 1.电路图如图所示 电压表示数=+电流表示数= R 测量值 ,大于R 的真实值 只有当R >>时,才有≈R,因此外接法适合测大电阻2、“大内”的含义:在实际应用中,如果推导整个过程很费时,若形象地用“大内”来描述电流表外接法的特点,学生记忆起来很方便。
“大内”含义:大电阻用内接法。
四.电流表内、外接法的选择为了达到减小误差的目的,小电阻用电流表外接法,大电阻用电流表内接法。
但电阻阻值为多大算是大电阻电阻阻值大小依什么电阻为标准下面我们一起探讨:(一) 定量判定法:当被测电阻R 的大约值和R A 、R V 已知时,可用比较和大小来确定1. 若>,则说明R 远大于,选用电流表内接法。
2. 若>,则说明R 远小于, 选用电流表外接法。
3. 若= ,选用两种接法都可以。
(二)试触法:在利用伏安法测电阻的实验中,若不知道被测电阻的大约值,可借助试触法确定内、外接法.具体做法是:如图所示组成电路,其中电流表事先已经接好,拿电压表的一个接线柱去分别试触M 、N 两点,观察先后两次试触时两电表的示数变化情况,如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显(即UU I I ∆>∆),说明接M 点时电压表分流作用引起的误差大于接N 点时电流表分压作用引起的误差,这时应采用内接法(即电压表接N 点);如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显(即UU I I ∆<∆),说明接N 点时电流表分压作用引起的误差大于接M 点时电压表分流作用引起的误差,这时应采用外接法(即电压表接M 点).五.总结所谓内、外接法是相对电流表的位置而言的.无论哪种接法,都会由于电表的内阻影响而带来测量误差.从下表的分析可以看出,合理的选择接法有利于减小误差.比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因 由于电流表内阻分压的影响,电压表测量值偏大,结果偏大由于电压表内阻分流的影响,电流表测量值偏大,结果偏小测量结果 I UR =测>RxIUR =测<Rx 适用条件 Rx 远大于RARx 远小于RV六. 同步训练1.如图所示,电压表和电流表的读数分别为10V 和 ,已知电流表的内阻为Ω,那么待测电阻的 测量值比真实值 ,真实值为2.某同学在利用伏安法测电阻时,由于不知待测电阻的阻值范围,而无法确定电流表是内接还是外接,他利用试触法进行确定.当如下图(a)所示,○V 的示V ARxV ARx数为,○A的示数为;改为如右图(b)所示,○V的示数为,○A的示数为.该同学要获得较精确的测量结果,应选取 ; 被测量电阻的阻值是(a) (b)3.某待测电阻估值在100左右,电压表内阻为3000,电流表内阻为,采用伏安法测电阻时,电流表选择何种接法,测量误差小()A.内接B.外接C.内接、外接均可D.无法确定4.一只小灯泡,标有“3V、”字样。
测量电阻方法
电阻是电路中常见的元件之一,它的作用是限制电流的流动,通过电阻可以实现电路中电流的调节和控制。
因此,测量电阻是电路测试中的重要内容之一。
在实际工程中,我们需要掌握准确、快速、可靠的测量电阻的方法,以确保电路的正常运行和维护。
首先,最常见的测量电阻的方法是使用万用表。
在使用万用表测量电阻时,需要将被测电阻与万用表的两个探针连接,然后读取万用表上显示的电阻数值。
需要注意的是,测量电阻时,被测电阻必须是断电状态,否则会影响测量结果的准确性。
在测量电阻时,要选择合适的量程,以确保测量结果的准确性。
另外,在使用万用表测量电阻时,还需要注意探针的接触是否良好,以免影响测量结果。
其次,还可以使用桥式测量法来测量电阻。
桥式测量法是一种精密测量电阻的方法,它通过比较被测电阻和已知电阻之间的电压差来计算被测电阻的数值。
桥式测量法通常用于对电阻进行精密测量,其测量精度高,适用于对电阻值要求较高的场合。
另外,还可以使用示波器来测量电阻。
示波器是一种用于显示
电压信号波形的仪器,通过示波器可以测量电路中的电压和电流信号。
在测量电阻时,可以将示波器连接到电路中,通过观察示波器
上显示的波形来判断电路中的电阻数值。
示波器测量电阻的方法简单、直观,适用于一些需要对电路中电阻进行快速测量的场合。
总之,测量电阻是电路测试中的重要内容,我们需要掌握多种
测量电阻的方法,以确保电路的正常运行和维护。
通过使用万用表、桥式测量法和示波器等工具,可以实现对电路中电阻的准确、快速、可靠的测量,为电路的调试和维护提供有力支持。
高中物理测量电阻教案
实验名称:测量电阻
实验目的:通过实验学习如何测量电阻,并掌握测量电阻的方法和技巧。
实验仪器器材:电流表、电压表、待测电阻、电源、导线。
实验步骤:
1. 将电源接通,将电流表和电压表连接到电路中,注意连接的方式。
2. 调节电源使电路中通入一定电流。
3. 使用电压表测量电路中的电压。
4. 根据欧姆定律,利用测得的电流和电压值计算出电路中的电阻值。
5. 反复进行测量,取多次测得的数据进行平均。
6. 记录实验数据,并进行数据分析和处理。
实验注意事项:
1. 在进行实验时要小心操作,不要触碰电源和导线等带电部件。
2. 在进行测量时应注意电表的量程选择,确保测得的数值在量程范围内。
3. 每次测量完成后,应及时断开电源和导线,保持实验台面整洁。
4. 在进行数据处理时,要注意数据的准确性和可靠性,避免出现错误。
实验结果分析:
通过实验测量得到的电阻值应与待测电阻的标称值接近,若存在较大偏差,则可能是实验操作有误或电阻本身存在问题。
需重新进行实验或检查电路连接情况。
实验总结:
通过本次实验,我们学习了测量电阻的方法和技巧,掌握了欧姆定律的应用。
同时也提高了实验操作的能力和数据处理的技巧。
在今后的学习中,我们将进一步探讨电路中的其他参数和电学定律,不断提升实验技能和理论知识。
电阻测量的六种方法电阻的测量是恒定电路问题中的重点,也是学生学习中的难点。
这就要求学生能够熟练掌握恒定电路的基本知识,并能够灵活运用电阻测量的六种方法,从而提高学生的综合分析问题、解决问题的能力。
一.欧姆表测电阻1、欧姆表的结构、原理它的结构如图1,由三个部件组成:G是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流计。
R是可变电阻,也称调零电阻,电池的电动势为E,内阻为r。
图1 欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。
当红、黑表笔接上待测电阻Rx时,由闭合电路欧姆定律可知:I = E/(R+Rg+Rx+r)= E/(R内+R X)由电流的表达式可知:通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比,但存在一一对应的关系,即测出相应的电流,就可算出相应的电阻,这就是欧姆表测电阻的基本原理。
2.使用注意事项:(1)欧姆表的指针偏转角度越大,待测电阻阻值越小,所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反,即左大右小;电流表、电压表刻度是均匀的,而欧姆表的刻度是不均匀的,左密右稀,这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的关系。
(2)多用表上的红黑接线柱,表示+、-两极。
黑表笔接电池的正极,红表笔接电池的负极,电流总是从红笔流入,黑笔流出。
(3)测量电阻时,每一次换档都应该进行调零(4)测量时,应使指针尽可能在满刻度的中央附近。
(一般在中值刻度的1/3区域)(5)测量时,被测电阻应和电源、其它的元件断开。
(6)测量时,不能用双手同时接触表笔,因为人体是一个电阻,使用完毕,将选择开关拨离欧姆档,一般旋至交流电压的最高档或OFF 档。
二.伏安法测电阻1.原理:根据部分电路欧姆定律。
2.控制电路的选择控制电路有两种:一种是限流电路(如图2);另一种是分压电路。
(如图3) (1)限流电路是将电源和可变电阻串联,通过改变电阻的阻值,以达到改变电路的电流,但电流的改变是有一定范围的。
其优点是节省能量;一般在两种控制电路都可以选择的时候,优先考虑限流电路。
高中物理电阻的测量方法电阻是物质对电流流动的阻碍程度的量度,是电学基本量之一、在高中物理实验中,测量电阻是一个常见的任务。
本文将介绍几种高中物理电阻的测量方法。
一、串联电阻的测量方法:串联电阻是指多个电阻按照一定的顺序连接在一起的情况。
串联电阻的总电阻等于各个电阻之和。
以下是测量串联电阻的方法:1.用万用表测量:将万用表调至电阻档位,将两个电阻端子连接到待测电阻两端,读取万用表的示数,即为该电阻的电阻值。
2.用电压表和电流表测量:通过串联电路的两端分别接入电压表和电流表,记录下电压表的示数和电流表的示数,然后用欧姆定律R=U/I计算得到电阻值。
二、并联电阻的测量方法:并联电阻是指多个电阻按照一定的顺序连接在一起的情况。
并联电阻的总电阻等于各个电阻的倒数的和的倒数。
以下是测量并联电阻的方法:1.用万用表测量:将万用表调至电阻档位,将两个电阻端子分别连接到待测电阻的两端,读取万用表的示数,即为该电阻的电阻值。
2.用电压表和电流表测量:通过并联电路的两端分别接入电压表和电流表,记录下电压表的示数和电流表的示数,然后通过欧姆定律和并联电阻公式1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn计算得到电阻值。
三、非线性电阻的测量方法:非线性电阻是指随着电信号的强度变化,电阻值也会改变的电阻。
以下是测量非线性电阻的方法:1.利用IV特性曲线测量:将待测电阻连接在一个电流源和电压源的串联电路中,改变电流源或电压源的大小,记录下相应的电流值和电压值,然后绘制IV特性曲线。
通过该曲线可以得到电阻值。
2.利用恒流源测量:将待测电阻连接在一个恒流源电路中,测量电压的变化,然后根据欧姆定律R=U/I计算得到电阻值。
四、通过电阻色环测量电阻值:电阻色环是将一个电阻上绕有不同颜色的环的一种特殊结构。
每个颜色代表一个数字,通过不同颜色的组合可以确定电阻的阻值。
根据色环的顺序以及对应的数字表,可以读取出电阻的阻值。
总结:在高中物理中,测量电阻的方法主要包括用万用表测量、用电压表和电流表测量、利用IV特性曲线测量、利用恒流源测量以及通过电阻色环读数等方法。
⾼中物理实验电阻测量⽅法归纳与总结(知识点)恒定电流电阻测量⽅法归纳电阻测量⼀直是⾼中物理电学实验中的重头戏,⾼中物理教材中编排的电学实验对电阻的测量仅仅给出了⼀个⼤概的框架,实际上电阻的测量⽅法很多,了解并掌握电阻的测量⽅法可以使学⽣对电学知识的理解更加深刻和透彻。
⼀、基本⽅法-----伏安法(V-A 法)伏安法测量电阻主要涉及测量电路的选择,控制电路的选择和实验器材的选择。
1、原理:根据部分电路欧姆定律。
2、控制电路的选择控制电路有两种:⼀种是限流电路(如图1);另⼀种是分压电路。
(如图2)(1)限流电路是将电源和可变电阻串联,通过改变电阻的阻值,以达到改变电路的电流,但电流的改变是有⼀定范围的。
其优点是节省能量;⼀般在两种控制电路都可以选择的时候,优先考虑限流电路。
(2)分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来,再从可变电阻的两个接线柱引出导线。
如图2,其输出电压由ap 之间的电阻决定,这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。
在下列三种情况下,⼀定要使⽤分压电路:①要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。
②滑动变阻器的总值⽐待测电阻的阻值⼩得多。
③电流表和电压表的量程⽐电路中的电压和电流⼩。
3、测量电路由于伏特表、安培表存在电阻,所以测量电路有两种:即电流表内接和电流表外接。
(1)电流表内接和电流表外接的电路图分别见图3、图4(2)电流表内、外接法的选择,①、已知R V 、 R A 及待测电阻R X 的⼤致阻值时可以利⽤相对误差判断若AX R R >X V R R ,选⽤内接法,A X R R <X V R R ,选⽤外接法②不知R V 、 R A 及待测电阻R X ,采⽤尝试法,见图5,当电压表的⼀端分别接在a 、b 两点时,如电流表⽰数有明显变化,⽤内接法;电压表⽰数有明显变化,⽤外接法。
(3)误差分析:内接时误差是由于电流表分压引起的,其测量值偏⼤,即R 测>R 真(R 测=R A +R X );外接时误差是由于电压表分流引起的,其测量值偏⼩,即R 测<R 真(V X V X R R R R R +=测) 4、伏安法测电阻的电路的改进图5 图60 图 1图2图3 图4 图7 0如图6、图7的两个测电阻的电路能够消除电表的内阻带来的误差,为什么?怎样测量?⼆、由伏安法演变⽽来的其他测量定值电阻的⽅法归纳(⼀)电压表和定值电阻替代法(V-R 法)【例1】有⼀个阻值已看不清楚的电阻器R ,我们要测出它的阻值,但⼿边只有⼀个电池组,⼀个电压表,⼀个已知阻值的电阻器R 0和⼏根导线,你有办法测出R 的阻值吗?说出你的办法和理由。
高中电学实验第一讲:电阻的测量方法及原理一、伏安法测电阻1、电路原理“伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U,用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。
电路图如图一所示。
如果电表为理想电表,即 R V=∞,R A=0用图一(甲)和图一(乙)两种接法测出的电阻相等。
但实际测量中所用电表并非理想电表,电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻,因此实验测量出的电阻值与真实值不同,存在误差。
如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢?若将图一(甲)所示电路称电流表外接法,(乙)所示电路为电流表内接法,则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字:“大内小外”。
2、误差分析(1)、电流表外接法由于电表为非理想电表,考虑电表的内阻,等效电路如图二所示,电压表的测量值 U 为ab间电压,电流表的测量值为干路电流,是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和,故:R测 = U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值)可以看出,此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用,其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R)( 2)、电流表内接法其等效电路如图三所示,电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流,电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和,故:R测 = U/I = RA+R > R此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用,其相对误差为: δ内= ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R综上所述,当采用电流表内接法时,测量值大于真实值,即"大内";当采用电流表外接法时,测量值小于真实值,即“小外”。
3、电路的选择(一)比值比较法1、“大内”:当 R >> RA 时,,选择电流表内接法测量,误差更小。
“小外”:当 R << Rv 时,,选择电流表外接法测量,误差更小。
2、“大内”:当R>时,应选择电流表内接法进行测量。
“小外”:当R< 时,应选择电流表外接法进行测量。
证明:电流表内、外接法的相对误差分别为δ内 = RA/R 和δ外 = R/(Rv+R),则:(1)若δ内<δ外,RA/R < R/(Rv+R)即R2>R A R v+R A R≈R A R v, R>此时,电流表内接法的相对误差小于电流表外接法的相对误差,故实验电路应选择电流表内接法,即“大内”。
(2)同上分析可知,当R<时,δ内>δ外,实验电路应选择电流表外接法,即“小外”。
3、试触法当待测电阻的阻值完全未知时,常采用试触法,观察电流表和电压表的示数变化情况: "大内":当ΔI/I>ΔU/U 时,电流表的示数的相对变化大,说明电压表的分流作用显著,待测电阻的阻值与电压表的内阻可以相比拟,误差主要来源于电压表,应选择电流表内接法。
"小外":当ΔI/I<ΔU/U 时,电流表的示数的相对变化小,说明电流表的分压作用显著,待测电阻的阻值与电流表的内阻可以相比拟,误差主要来源于电流表,应选择电流表外接法。
例:某同学用伏安法测一个未知电阻R,用图一所示甲、乙电路各测一次,依甲图测得的数据是U=2.9V、I=4.0mA,依乙图测得的数据是3.0V、3.0mA,由此可知所示的电路测量误差小些,测得的R为____Ω 。
分析:对电流表所测数据,ΔI/I=(4.0-3.0)/4.0=1/4 ;对电压表所测数据,ΔU/U=(3.0-2.9)/2.9=1/29 ,此时ΔI/I>ΔU/U ,由"大内"有,电流表内接法的测量误差小,即乙图所示电路,测得的R= U/I=3.0/3.0×10-3Ω=1.0×103Ω二、替代法测电阻(1)电路如图2、实验原理本实验利用闭合电路欧姆定律,当电流表示数相同时的R 1值即等于待测电阻R X 的阻值大小误差分析:实验中的误差主要来源于电阻箱接触电阻的存在,一般测量电路时选择图1所示的电路图,主要原因是,电阻箱在测量过程中不允许流过的电流过大。
三、半偏法测电阻(一)实验电路1、限流式半偏法,图九为限流式半偏法(因变阻器采用的是限流接法)原理为:首先闭合K1、断开K2,调节R1使电流表满偏,再保持K1不变,R1不变,调节器节R2使电流表半偏,则此时变阻器R2的示数即为要测量的电流表的阻值。
原因,当R1》》R g时,R2的引入对于干路电流影响极小,可以忽略不计,可认为电路中I=Ig不变,所以电流表的电流与流过变阻器的电流相同,据并联电路分流关系可得,R2=R g。
适用条件:本电路仅适用于测量小电阻电流表的内阻。
误差分析:电路中,E、r不变,R1不变,R2的引入导致电路的总电阻略有减小,电路中总电流略有增大,从而使得流过变阻器R2的电流比流过电流表的电流稍大些,因此变阻器的电阻略小于电表内阻。
所以测量值比真实值偏小。
减小误差的方法:电路中电源电动势要大一些,从而使得变阻器R1的阻值尽可能大些。
2、分压式半偏法图十为分压式半偏法(因变阻器采用的是分压式连接法)实验原理:如图闭合K1闭合K2,调节器节R1,使电压表满偏,保持R1不变,断开K2,调节R2使电压表半偏,当R V》R1时,接入R2,时可认为分压电路部分电压不变,据串联电路的分压特点可得,R V=R2。
应用条件:本电路仅适用于测量大阻值电表内电阻。
误差分析:接入R2时,导致分压电路总电阻略有增大,从而使分压电路分压略有增大,而电压表的示数仅为U/2则R2两端的电压应略大于U/2,所以R2﹥R V。
即电压表的测量值略大于真实值。
减小误差的方法:1、U g》R1,R1越小,U g越大误差越小2、电源电动势E大,则分压电阻越小,误差越小。
四、电桥电路测电阻(2017全国二卷)1、电路原理如图2、电路原理当电路中灵敏电流计的示数为零时则有电阻=21R R 43R R 利用此关系可进行电阻的测量,在测量时可把电路转换为如下图所示。
即把R 3、R 4换成一根长直均匀电阻丝,R X 为待测电阻,R 0为标准电阻,R 0和R X 间接入一灵敏电流计,滑动触头P 可在电阻丝AB 上任意移动,且接触良好,当电流表中I=0时测出AP 、BP 两段电阻丝的长度,由下式210x xR R X = 可得出R x 的阻值大小。
3、误差分析:该设计电路中的误差主要决定于电流表的灵敏度和电路中的接触电阻的大小。
五、 利用电表的非常规接法测电阻电表的非常规接法一般是指利用电流表与电阻的并联来测量低值电阻,或是电压表与电阻的串联来测量高值电阻。
此种接法在近几年的高考中经常出现,应引起重视。
电路如图1、电流表的非常规接法此种接法实质是伏安法测电阻:但在测量时要求知道电表的内阻图1中1211IIRIRx-=电路中要求知道电流表A1的内阻;图2中22211IRIRIRx-=电路中要求知道两只电流表的内阻;适用范围:在测量电路中由于电流表的内阻一般较小,故本电路一般仅适用于测量低值电值。
2、电压表的非常规接法图1中()11121112U R U U R U U U R X -=-=式中R 1电压表U 1的内阻 图1中22112R U R U U R X -=式中R 1、R 2为电压表U 1、U 2的内阻该设计电路中由于电压表一般内阻较大,故本电路一般用于测量高阻值电阻阻值。
六、利用欧姆表原理测电阻 1、欧姆表原理电路图:2、原理:利用闭合电路欧姆定律。
xg R r R R R EI ++++=10(1)首先将红黑表笔短接,调节R 1使电流表满偏I=I g ,g g I rR R R EI =+++=10令R 内=R 0+R 1+R g + r保持R 1不变,接入待测电阻R X ,则每一个R X 对应于一个电流值I ,即xR R EI +=内利用I 与I g 的比值关系可得出表盘上每一刻度所对应的电阻值,即为改装后的欧姆表。
其中当I=21I g 时R X =R 即中值电阻等于内阻。
对于欧姆表在测量电阻时待测电阻阻值在中值电阻附近时测量值较准确,误差较小,所以一般要求在测量时,阻值在中值电阻附近,可通过换档调零来调节。
3、误差分析:欧姆表引入的误差主要在于两点: i.由于电池用久以后会导致电源的电动势下降,而内阻增大,导致中值电阻阻值增大,不能调零,从而导致测量值大于真实值。
ii.由于表盘的刻度不均匀,读数误差大,只能用于粗略地测量电阻的阻值。
二、 控制电路分析一般在高中物理电学实验中控制电路有两种:变阻器的限流式接法、变阻器的分压式接法 对变阻器的两种接法分析如下:(一) 变阻器的限流式接法 1、电路如图十八2、电路分析:在限流式电路中当变阻器阻值R 比待测电阻R x 大得多时,变阻器对电路的控制作用明显。
待测电阻R x 两端的电压范围为U RR UR U X X →+=电流范围为:XX R UR R U I →+=电路特点:由于电路中变阻器的阻值较大,所以在同等条件下电路中的总电流较小,电路发热较小,功率损耗较小。
电路设计选用要求:电流小,功耗小或给出条件R>R X 时选且R 越大其限流作用越明显(二)变阻器的分压连接法 1、电路如图十九2、电路分析在限流式电路中当变阻器阻值R 比待测电阻R x 小得越多时,变阻器对电路的控制作用越明显。
待测电阻R x 两端的电压范围为U U →=0通过待测电阻的电流范围为:xR U I →=0 电路特点:○1 R<R X 时选择且R 比R X 小得越多,其分压作用越明显,R X 两端的电压越接近于线性变化。
○2电路中电压的调节范围较大且连续可调, ○3由于电路中的总电阻较小,电路中通过的电流相对较大,电路功率消耗较大,发热较多。
电路设计选用要求:○1当电路仪器,电表等的最大量程不够时 ○2电路中要求电压范围大且连续可调时 ○3 R<R X 时选择小得多时,必须选择分压式 三、电学实验设计:电器元件的选择和实验电路的选择与连接 一、电阻的测量方法3、 测量电阻的基本方法:二、控制电路原理与分析及选用条件1、限流式连接法:特点:○1R>R X时选且R越大其限流作用越明显○2电路中通过的电流较小,电源的功率较小,电路中功率损耗较小,节能选用要求:○1电流小,功耗小○2 R>R X时选且R越大其限流作用越明显1、分压式连接法:特点:○1 R<R X时选择且R比R X小得越多,其分压作用越明显,R X两端的电压越接近于线性变化。
○2电路中电压的调节范围较大且连续可调,○3由于电路中的总电阻较小,电路中通过的电流相对较大,电路功率消耗较大,发热较多。