高中物理--实验一： 伏安法测电阻
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7 实验一
伏安法测量电阻
一、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：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。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，因此不再向下估读。
例1、 下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 v；若当时使用的是该表的0-15V量程，电压表度数又为 v；
下图是电流表的刻度盘。若使用的是该表的0-0.6A量程，
电流表读数为 A；
若当时使用的是该表的0-3A量程，那么电流表度数又为 A。
0 1 2
3
0 5 10
15
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例2、 电阻箱示意图如右，试读出当时电阻箱的阻值为 Ω。
二、伏安法测电阻(高考重点)
1.原理：R＝IU
2.两种测量电路结构：（1）____________法，如图1（请同学们在框中画出）
（2）____________法，如图2（请同学们在框中画出）
电流表的外接法和内接法的对比
外接法 内接法
电路图
误差原因 电压表分流作用
VRIII测 U测准确 电流表分压作用
ARUUU测 I测准确
电阻测量值 测量值小于真实值,为RXRV并联值 测量值大于真实值,为RXRA串联值
适用条件 测量小电阻 测量大电阻 ×0.1 ×10 ×1
×1K ×10K ×100 1
7
6 5 4 3 2 8 9 0 1
7
6 5 4 3 2 8 9 0
1
7
6 5 4 3 2 8 9 0 1
7
6 5 4 3 2 8 9 0
1
7
6 5 4 3 2 8 9 0
8 1
7
6 5 4 3 2 9 0
7
3.系统误差：
（1）______________法， R x测=________ ，测量误差偏______
引起误差的原因
（2）______________法， R x测=_____________ ，测量误差偏______
引起误差的原因
4.选择依据：
（1）定量判定法：
若已知待测电阻的阻值为xR，电流表的内阻为AR，电压表的内阻为VR，测量小电阻，用“外接法”； 测量大电阻，用“内接法”。 令AVRRR0，当0RRx时为大电阻用内接法；当0RRx时为小电阻用外接法。两种接法可以简单概括为“小外偏小，大内偏大”。
即：若_________ ___，一般选电流表的________法。
若__________ __，一般选电流表的________法。
（2）如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：
如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表的变化，若电流表读数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U ）
三、滑动变阻器的使用（高考重点）
特别注意滑动变阻器的连接，有以下三种典型错误接法： V
A
b c a
7 1.滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点
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）
限流接法
0RRRLLE≤UL≤E
0RREL≤IL≤LRE
分压接法 0≤UL≤E 0≤IL≤LRE
比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较大
2.滑动变阻器的接法的选择:
下列三种情况必须采用分压式接法
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。
②用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求用电器电压变化范围较大。
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RL的额定值时，只能采用分压接法。
3.画出伏安法测电阻的四种电路图：
限流内接
限流外接
分压内接
分压外接
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跟踪练习
1、实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，须用两个阻值不同的滑动变阻器，一个作粗调（被调节的电流变化大），一个作微调（被调节的电流变化小）。使用时联接方式可以是串联，也可以是并联，如图6所示，则 （ ）
A．串联时，阻值大的变阻器作粗调
B．串联时，阻值大的变阻器作微调
C．并联时，阻值大的变阻器作微调
D．并联时，阻值大的变阻器作粗调
2、某同学为了测电流表A1的内阻r1的精确值，有如下器材：
器材名称 器材代号 器材规格
电流表
电流表
电压表
定值电阻
滑动变阻器
滑动变阻器
电 源 A1
A2
V
R0
R1
R2
E 量程300 mA，内阻约为5 Ω
量程600 mA，内阻约为1 Ω
量程15 V，内阻约为3 kΩ
5 Ω
0～10 Ω，额定电流为1 A
0～250 Ω，额定电流为0.3 A
电动势为3 V，内阻较小
导线、电键 若 干
(1)要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减少误差．在图虚线方框中画出测量用的电路图，并在图中标出所用器材的代号．
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(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1＝_____ _______；
式中各符号的意义是____________ ____。
3、在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ，电流表的内阻约为10Ω，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示。
（1）根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rx＝__ _Ω（保留两位有效数字）。
（2）画出“伏安法”测量该电阻的电路图。
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实验一答案
例1、1.17v 5.8v 0.16A 0.81A
例2、84580.2Ω
例3、2.150 6.50
1、AC
2、答案：(1)
(2)r1＝I2－I1I1R0 I2、I1分别为某次实验时电流表A2、A1的示数，R0是定值电阻的电阻大小
3、解析：(1)这6个点中有5个基本在同一条过原点的直线上，只有一个点偏离较大，可判断出这个数据点误差较大，应予以排除，据此，I－U图线如下左图所示．在图线上可选一个离坐标原点较远的点，得出其纵横坐标，如(3.0 V、1.3 mA)，则被测电阻阻值为Rx＝3.0 V1.3×10－3 A＝2.3×103 Ω.
(2)因为Rx与RV很接近，故电压表的分流影响很严重，而RxRA＝2.3×10310＝230≫1，电流表的分压影响很小，故应采用电流表内接法．又由于被测电阻很大，而滑动变阻器阻值较小，故变阻器应采用分压式．电路原理图如下右图．
答案：(1)见解析中左图 2.3×103(2.2×103～2.5×103)
(2)见解析中右图
