电阻测量的所有方法及典型例题

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一、 实验常规

1、器材选取原则

2、实验仪器的读数

3、滑动变阻器的两种接法------控制电路的选择

4、实物图连线

5、电阻的测量----伏安法和电流表内外接法的选择

1、器材选取原则

定值电阻

欧姆表法

7、电阻测量的其他方法

电流表内阻

全电路欧姆定律法

电源内阻

定值电阻 比较法

定值电阻

电流表内阻 电压表内阻 半偏法

电流表内阻

电压表内阻

伏安法测电压表的内阻

伏安法测电流表的内阻 安安法测电流表的内阻

6、伏安法测电阻的应用

伏安法、安安法测电阻

①安全性原则:通过电源,电表,滑动变阻器,用电器的电流不能超过其允许的最大电流。

②精确性原则:选用电表量程应可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时要有较大偏转(指针偏转一般在满偏角度的1/3以上)。欧姆表指针指在中值电阻附近。

③便于操作原则:选择控制电路时,既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求,又要注意便于操作。

2、实验仪器的读数

高考要求会正确使用的电学仪器有:电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外,其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是:

一、安培表、伏特表均有两个量程,其测量值的有效数字依量程及精度而定,但是可以概括如下原则:

根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法,一般:最小分度是2的,(包括0.2、0.02等),采用1/2估读,如电流表0~0.6A档;

最小分度是5的,(包括0.5、0.05等),采用1/5估读,如电压表0~15V档;

最小分度是1的,(包括0.1、0.01等),采用1/10估读,如刻度尺、螺旋测微器、安培表0~3A档、电压表0~3V档等。

二、电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位

读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读。 例1. 右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V 量程,那么电压表读数为多少?若当时使用的是该表的0-15V 量程,那么电压表读数又为多少? 解析:0-3V 量程最小刻度是0.1V ,是10分度的,因此要向下估读一位,读1.15V (由于最

后一位是估读的,有偶然误差,读成1.14V-1.17V 之间都算正确)。0-15V 量程最小刻度为0.5V ,不是10分度的,因此只要求读到0.1V 这一位,所以读5.7V (5.6V-5.8V 之间都算正确)。 例2.读出下列电表的测量值.

⑴ ⑵

图1接0~3V 量程时读数为_____V . 图2接0~3A 量程时读数为_ __A . 图1接0~15V 量程时读数为____V . 图2接0~0.6A 量程时读数 A .

3、滑动变阻器的两种接法------控制电路的选择

(1)基本电路

滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种,分别用下面a 、b 两图表示:a 叫限流接法,b 叫分压接法。

1 2 3 0

5

10

15

V

0.2 0.4 0.6 0

1

2

3

A

1 2 0

5

10

15

图1

图2

图1

(2)电路的对比 说明:E 为理想电源端电压,R 为滑动变阻器最大电阻,Rx 为待测电阻阻值。采用分压接法时,被测电阻Rx 上的电压、电流调节范围较大。 (3)选择原则

①采用限流电路时,电路中的最小电流(电压)仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流(电压)时,应采用变阻器的分压式接法。 ②要求负载上电压或电流变化范围大,测多组数据,从零开始连续可调,须用分压式接法。

③当负载电阻Rx 远大于滑动变阻器总电阻R ,须用分压式接法,此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 I 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

图2

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。 II 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 0R 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 、I m

6

……

负载电阻R 两端的最小电压Umin 为U 02 、U 04 、U 0

6

……

由此可见,若滑动变阻器总电阻R 0较小,它对整个电路的电流控制能力就小,反之较大。但是,实际选择滑动变阻器时,并不是R 0越大越好。R 0很大,其单位长度的阻值越大,触头P 处a 点稍作移动,整个电路总电阻迅速增大,通过电路的电流就很小,要连续均匀地调节电流,负载R 两端的电压,滑动变阻器只能在极小的范围内调节,所以操作很不方便。

通过分析图线,可以得出结论:限流式接法要能在调节过程中平缓控制电流(电压),滑动变器阻值要稍大些。一般来说,约为待测电阻的3—10倍。

④负载电阻的阻值Rx 小于滑动变阻器的总电阻R 或相差不大,并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调,可用限流式接法。 ⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法,因为限流式接法总功率较小,电路便于连接。

(4)滑动变阻器的粗调和微调作用:

①在限流电路中,全电阻较大的变阻器起粗调作用,全电阻较小的变阻器起微调作用。

②在分压电路中,全电阻较小的变阻器起粗调作用,全电阻较大的变阻器起微调作用。