四十伏安法测电阻及电表的选择
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一、伏安法测电阻1、伏安法测电阻:测电阻的两种电路:电流表的外接法与内接法2、系统误差分析误差原因:因为电压表、电流表分别有分压分流的作用,它们本身的内阻会给电路造成影响从而带来误差。
电流表接入电路会分压,电压表接入会分流。
①电流表外接法1)R 测= 2)误差原因3)测量值比真实值偏 4)使用外接法的条件:②电流表内接法1)R 测= 2)误差原因3)测量值比真实值偏 4)使用内接法的条件:总结:3、电流表内外接法的判别例1:点触法①如图测电阻R,当电压表的表头P从A点,接到B点时电压表读数变化明显,应用____接法②电流表读数变化明显,应用_____接法例2:如果电流表的内阻为R A=0.03Ω,R V=2.OKΩ,要测量的电阻R大约为1.5KΩ,采用哪种接法误差更小?如果要测量的电阻R大约是2Ω,采用哪种接法更简单?并画出这两种接法.练习1:有一个未知电阻R,用下图中(A)和(B)两种电路分别对它进行测量,用A图测量时两表读数为分别为6V,6mA,用图B测量是,两表读数分别为5.9V,10mA,则用图测量电阻的误差较小,测量值,测量值比真实值偏 ,(电流表内阻很小约0.1Ω,电压表内阻很大约3000Ω)练3:先要测定一个额定电压约4V,额定电流约0.5A的小灯泡正常发光时的电阻,电压表应该选择,电流表应选择电路连接时电流表应采用接法。
A、电压表量程是4.5V,内阻约4000ΩB、电压表量程是10V,内阻约8000ΩC、电流表量程3A,内阻约0.4ΩD、电流表量程0.6A,内阻约2Ω二、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R0)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RRRLL+E≤U L≤ERREL+≤I L≤LREEI L分压接法0≤U L≤E0≤I L≤LREE(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,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,R甲乙必须采用分压接法.③若采用限流接法,即使滑动变阻器的阻值调到最大是待测电阻上的电流(或电压)仍大于电流表(或电压表)的量程,必须采用分压接法.【例1】如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:A.待测电阻Rx(约100Ω)B.直流毫安表(量程0-10mA,内阻50Ω)C.直流电压表(量程0-3V,内阻5KΩ)D.直流电源(输出电压4V,内阻不计)F.滑动变阻器(阻值范围0-15Ω,允许最大电流1A)根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。
伏安法测电阻(内接法和外接法)【原理】【电路图】电流表外接法【误差分析】1.因为,U的测量值与真实值相等,I的测量值比真实值偏大,所以的测量值比真实值偏小。
2.误差来源:电压表分流。
越小,则电压表分流比例越少,误差越小,∴该电路适合测量小电阻,即:的情况。
3.在外接法中,如果知道电压表内阻,可消除由电压表内阻引起的系统误差。
【电路图】电流表内接法【误差分析】1.因为,U的测量值比真实值偏大,I的测量值与真实值相等,所以的测量值比真实值偏大。
2.误差来源:电流表分压,越大,则电流表分压比例越少,误差越小∴该电路适合测量大电阻,即:的情况.3.在内接法中如果知道电流表内阻,可消除由电流表内阻引起的系统误差。
【电路选择】(1)方法一:已知待测电阻估计值时-—比较法。
若已知待测电阻阻值约为,电流表内阻为,电压表内阻为。
当,即时,说明是大电阻。
当,即时,说明是小电阻。
【口诀】“大内大,小外小”。
解释:大电阻用内接法,测量值比真实值偏大;小电阻用外接法,测量值比真实值偏小.(2)方法二:不知道待测电阻估计值时——试触法。
若不知道待测电阻的估计值,应使用试触法判断应该选用内接还是外接。
【操作】将s分别于a、b接触一下,观察电流表和电压表的示数变化情况。
【判断方法】(1)若电流表示数变化更为显著,说明电阻的电流与电压表的电流更为接近,说明待测电阻阻值与电压表内阻阻值更为接近,即是一个大电阻,应用内接法。
(2)若电压表示数变化更为显著,说明电阻的电压与电流表的电压更为接近,说明待测电阻阻值与电流表内阻阻值更为接近,即是一个小电阻,应用外接法.【说明】示数变化显著与否看相对值不看绝对值.【口诀】“流变化大,内;压变化大,外”电流变化大用内接,电压变化大用外接。
(也可以理解为谁误差大让谁测真实值,以便减小误差)。
在电学实验中,例如用伏安法测电阻.测量电源的电动势和内电阻,测某一用电器的图线,都存在如何选择电学实验器材,如何选择测量电路、控制电路的问题.合理地选择实验器材和实验电路,可以使实验顺利进行,而且实验操作方匣,实验误差较小.正确地选译议器和电路的问题,有一定的灵活性.解决时应掌握和遵循一些基本的原则、即“安全性”。
“精确性”、“方匣性”和“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面要综合考虑.灵活运用.一、实验仪器的选择根据教学大纲及高考考核的要求,选择电学实验议器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件,通常可以从以下三方面人手:1.根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程.然后合理选择量程。
务必使指针有较大偏转(一般取满值的2/3左右),以减少测读的误差.2.根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器.注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值.对高阻值的变阻器,如果滑动头稍有移动,使电流电压有很大变化的,不宜采用.3.应根据实验的基本要求来选择议器.对于这种情况.只有熟悉实验原理.才能作出恰当的选择.例1 有一电阻R ,其阻值大约在40 至50 之问,需进一步测定其阻值,现有下列器材:电池组,电动势为9V,内阻忽略不计;电压表V,量程为0至10V,内阻20 ;电流表,量程为0至50mA,内阻约20 ;电流表,量程为0至300mA,内阻约4 ;滑动变。
阻器,阻值范围为0至100 ,额定电流1A;滑动变阻器,阻值范围为0至1700 ,额定电流0.3A,开关S 及导线若干.实验电路图如图1所示,实验中要求多测几组电流、电压厦.在实验中应选电流表和滑动变阻器.分析与解首先估算电路中可能达到的最大电流值,假设选电流表,则,超过了的量程,及假设选电流表,则,未超出的量程,故应选电流表,这一选择遵循了安全性原则.对滑动变阻器的选择。
假没选,电路中的最小电流约为,故电路中的电流强度范围为0.06A~0.18A.又假设选,电路中的最小电流约为,故电路中的电流强度范围为0.005A~0.18A,因为电流表。
伏安法测电阻、电动势:一电表选择:1、量程:电流表:(1)先估算R X的最大电流:Im=额定电流;或者E/R X(2)选取和Im最接近的量程。
如果要测额定电流,量程必须大于等于额定电流。
(3)如果给的表量程都不合适,要想到电表的量程改装。
电压表选法类似。
2、内外接法:(1)误差分析:电压表可以等效为理想的电压表(内阻无限大)和Rv并联;电流表可以等效为理想的电流表(内阻为0)和Ra串联。
外接法:测量值等于Rv和Rx的并联值,小于RX的真实值;内接法:测量值等于Rx和Ra的串联值,大于真实的Rx。
(2)计算两个倍数:Rv/Rx;Rx/Ra第一个倍数大,电压表比较理想,电压表靠近待测电阻,外接法;第二个倍数大,电流表比较理想,电流表靠近待测电阻,内接法。
(3)之所以要考虑内外接法,是因为表的内阻不知道,如果表的内阻知道,就可以根据上述原理,把表的内阻从测量结果中分离出来:例如:Rx约10欧,电流表内阻为2欧,电压表内阻约2千欧,按“两个倍数法”应该电流表外接,但此处可以电流表内接,R X=测量值-Ra,也就是哪个表内阻已知,哪个表就可以靠近待测电阻。
对应练习:常规题:1有一个标有“12 V,24 W”的灯泡,为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率,需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,现有如下器材:A.直流电源15 V(内阻可不计)B.直流电流表0~0.6 A~3 A(内阻0.5 Ω、0.1 Ω)C.直流电流表0~300 mA(内阻约5 Ω)D.直流电压表0~3 V~15 V(内阻约3 kΩ、15 kΩ)E.直流电压表0~25 V(内阻约200 kΩ)F.滑动变阻器10 Ω、5 AG.滑动变阻器1 kΩ、3 A(1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡,电压表选(),电流表选(),采用()接法。
(2)在左上的虚线框内画出最合理的实验原理图.量程不合适题:1小灯泡标有“4.8V,2W”,现在要测定灯泡在不同电压下的功率,有下列器材可以选用:A 电压表V1:(0—3V,内阻3千欧);B 电压表V2(0—15V,内阻15千欧);C 电流表A(0—0.6A,内阻约为1欧) D 定值电阻R1=3千欧;E 定值电阻R2=15千欧;F滑动变阻器(10欧,2A)G 电源6V,内阻不计;H 导线,开关。
伏安法测电阻如何恰当选择电表量程吴正念伏安法测电阻考点中有电压表和电流表量程选择问题,学生出错比较多,如何正确选择两表量程方法一:电压表量程看电源电压例1:(08湖北十堰)在测电阻的实验中选用的器材及连接的部分电路如图14所示。
(1)请在方框内画出实验电路图,并把实物图连接完整。
(2)实验中连接电路时,开关应_________________,滑动变阻器的滑片P 应置于_________端(选填“A ”或“B ”)。
(3)实验所得数据如下表:根据表中数据可得R ≈_______Ω。
分析:第一问中要求画出实验电路图,并把实物图连接完整,实物图的连接涉及到电压表量程的选择,由于电源电压为3V,待测电阻R X 两端电压不会超过3v,所以电压表的量程应选0—3v.例二:(08莆田)某同学用如图甲所示电路测量电阻丝x R 的阻值.(1)该实验的原理是(用公式表示) .(2)根据图甲所示的电路图,把图乙中的实物图连接完整.要求滑片P 向右移动时电 路中电流减小,电表的量程、极性要正确,导线不能交叉.(3)若测得x R 两端的电压为2.4 V 时,电流表的示数(如图丙所示)为 A ,此可得x R 的测量值是 Ω.同例1的分析类似,连图时电压表量程应选0---3v.方法二:电流表量程看最大电流例一:(08福建三明)在测量待测电阻R的阻值实验中,已知电源电压为3V,待测电阻的阻值约为6Ω,请回答下列问题:(1)本实验电流应该选择的合适量程是__________________.(2)(2分)根据实验要求,将图22中的实物电路连接完整.(3)合上开关前,滑动变阻器的滑片应置于___________(选填“A”或“B”)端;当闭合开关时,若发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数始终为电源电压,电流表的示数几乎为零,你认为电路故障的原因可能是________________.(4)排除故障后继续实验.某次测量的电压表和电流表的示数如图23所示,则电压表的示数是__________V,电流表的示数是_____________A,此时测量的待测电阻R=___________Ω.解析:电路中的最大电流(即电源电压除以待测电阻)为0.5A,所以第一问中电流表的量程应选0—0.6A.方法三:考虑实验的目的例一:(08北京密云)如图所示,是用电压表和电流表测2.5V小灯泡正常发光时电阻的实验电路。
伏安法测电阻及电表的选择实验报告
一:实验目的:
1.了解和掌握减小方法误差和仪器误差的途径和方法
2.根据测量不确定度的要求合理选择电压表和电流表的参
数。
二:实验仪器:
JWD-302型晶体管稳压电源一台;BX7-12型滑线变阻器(0.58A,525Ω)一只,BX7-11型滑线变阻器(2A,50Ω)一只。
三:实验原理:
1、方法误差
根据电流表与电压表相互位置的不同,有两种接线方法,
一是电流表在电压表的内侧(图1),称为内接法;二是电
流表在电压表的外侧(图2),称为外接法。
若被测电阻的客观值为
R,在x R中流过的电流为x I,在x R的
x
两端的电压为
V,则
x
x
x x I V R =
但是无论采用内接法还是外接法,两表不能同时既给出x
V ,又给出x
I ,在这种情况下将电表的示值V 和I 代入(1)式,
必然会造成误差。
a 、 内接法:
内接法的测量误差x R R R
-=∆内内
,而 A R R =∆内
内接法的相对误差可以写成:x
A x
R R R R =∆=内内
E
可见,只有当A x
R R
>>时,才适合采用内接法
b 、 外接法:
外接法的测量误差V
x x
x R R R R R R
+-=
-=∆2
外外
外接法的相对测量误差可以写成:
V
x x x
R R R R R +=∆=
-
外外E
可见,只有V
x
R R
<<时,才适合采用外接法,若满足
这一条件,(3)式还可以写成:
V
x R R E =
外
比较(2)和(4)两式可以看出:若V
A x
R R R >
,内接法误差
小于外接法误差;若V
A x
R R R <
,则外接法的误差小于内接法
的误差。
如果要求把方法误差降到最小,以至于与仪器误差比较可以
忽略不计,则就对测量结果进行修正。
A R R C =-内内∆-=
V
x x
R R R R C +∆-=2
=
外外
由(5)式得:内接法的修正公式为:
A
x R I V R -=
由(10)式得:外接法的修正公式为:
外
外R R R I
V R V x -+
=
2
1、 仪器误差
电压表和电流表的最大允许误差决定于它们的准确度等级,若电压表、电流表的准确度等级分别是V
a 和I
a ,
则
电压表的最大允许误差m V V a V ⋅=∆% 电流表的最大允许误差m
I I a I
⋅=∆%
m V 是电压表的量限,m
I 是电流表的量限。
而m
V V
V a V U ⋅=∆=%
m I I I a I U ⋅=∆=%
它们的相对扩展不确定度分别是
V V a V U m
V V ⋅=
%
I
I a I U m
I I ⋅=
%
为了减小电压或电流的相对扩展不确定度,选取计数时,就
使电表指针尽量满偏。
而
2
2⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
I U V U R
U
I V R
为了减小R
U R
,V 或I 应尽可能大。
四:实验步骤:
1. 选择电表的量限,使
m
m I V 与被测电阻的标称值接近
经计算:测量标称值为47Ω的电阻时应选V
V
m
2.0=,
mA
I m 5=的一组电表。
测量标称值为40k Ω的电阻时应选V
V
m
0.2=,
A I m μ50=的一组电表。
2. 选择接法
Ω
≈47x R 时,x V A R R R >Ω≈115,故选用外接法 Ω≈k R x 40时,x
V A R k R R <Ω≈9.2,故选用内接法
3. 按如下电路图连接好电路。
4. 接通电源开始测量,并对测量结果进行处理。
五:实验数据记录及处理:
表1.外接法测电阻实验数据: (标称值47Ω)
数据处理举例:第一组数据
X
R '=
3
0.18037.894.7510
-=Ω
⨯
x
R 修正=2
2
37.89
37.8944.6822412.8
x
V R V R I
R R =
+
=+
=Ω
--外外
R
U =
= 表二.内接法测电阻实验数据:
数据处理举例:第一组数据
X
R '=43.75Ω
x R 修正=(43.75 3.98)39.77x A V R R K I
=
-=-Ω=Ω
R
U ==0.0200
六:试验注意事项
1、 电路连接时,滑动变阻器最好放到最大值,防止烧坏电路
2、 必须确保
2
2⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛I U V U I V <2%。