伏安法测电阻(含限流式与分压式详细解释)
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伏安法测电阻一、滑动变阻器1、 限流电路和分压电路的接法(1)限流电路:滑动变阻器只有部分连入电路。
(2)分压电路:滑动变阻器全部连入电路。
(1)、以下三种情况必须采用分压电路:①、要求被测电压能从零开始连续可调,②、若待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的阻值,③、若采用限流电路,电路中的最小电流都大于待测电阻的额定电流时。
(2)、两种电路都可以用时,应优先采用限流电路。
4、滑动变阻器阻值的选择 (1)、采用限流电路时,应选用滑动变阻器总阻值与被测电阻阻值接近的滑动变阻器。
x R 与R 滑相差不多,或R 比R 滑还小一些采用分压电路时,应选用滑动变阻器总阻值较小的滑动变阻器 x R >R 滑 (2)、应使滑动变阻器在调节时,要用到大部分的电阻线,否则不便于操作。
(3)、如果两个滑动变阻器都可以用时,选阻值较小的那一个。
二、伏安法测电阻1、电流表的内、外接法2、误差分析(1) 内接法:说明:误差来源于电流表的分压,分压越少,误差越小,所以,该电路适合测量大电阻。
即 x A R R(2) 外接法:说明:误差来源于电压表的分流,分流越少,误差越小,所以,该电路适合测量小电阻。
即 x v R R 3、电流表内外接法的判定方法(1)、若已知待测电阻x R 的粗略值,以及A v R R 和时,则x v A x R R R R >当时,选用电流表内接法 x v AxR R R R <当时,选用电流表外接法x x R R ⎧>⎪⎨<⎪⎩内接法即外接法(2)、若不知待测电阻x R 的粗略值,则采用试触法。
I U I U ∆∆>当时,即电流表示数有显著变化,说明电压表的分流作用强,所以用内接法。
I U I U∆∆<当时,即电压表示数有显著变化,说明电流表的分流作用强,所以用外接法。
4、 电流表和电压表量程选择时的原则(1)、所测电流表和电压表的最大值不能超出仪表的量程 (2)、在测量电流和电压时,电流表和电压表的指针偏转角不宜过小。
一、伏安法测电阻1.原理:根据欧姆定律R =U I,只要测量出待测电阻R x 两端的电压U 及流过的电流I 即可. 2.测量器材:电流表、电压表34、两种电路的选择①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx 较小,宜采用电流表外接法;若Rx 较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.②临界值计算法:当R x <R V R A 时,用电流表外接法. 当R x >R V R A 时,用电流表内接法.③实验试探法:按如图所示接好电路,让电压表的一根接线柱P 先后与a 、b 处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法.二、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法RER +R0≤U≤E 0≤U≤E E R +R0≤I≤ER0≤I≤E2.两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小).因为Rx小,限流式中滑动变阻器分得电压大,移动滑动触头调节范围大.(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大).因为Rx大,分压式中Rx几乎不影响电压的分配,移动滑动触头电压变化明显,便于调节3.两种接法的选择原则(1)在两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低.(2)若采用限流式不能控制电流满足实验要求,即不论怎样调节滑动变阻器,待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流,则必须选用分压式接法.(3)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,不利于多次测量求平均值,此时,应改用分压式接法.(4)若实验中要求电压从零开始连续可调,则必须采用分压式接法.4、典型题一、伏安法测电阻1、如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材,器材及其规格列表如下:待测电阻Rx阻值在900 Ω~1 000 Ω之间电源E 具有一定内阻,电动势约9.0 V电压表V1 量程2.0 V,内阻r1=1 000 Ω电压表V2 量程5.0 V,内阻r2=2 500 Ω电流表A 量程3.0 A,内阻r=0.10 Ω滑动变阻器R 最大阻值约100 Ω,额定电流0.5 A开关S、导线若干(1)为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差,实验要求测量选用哪些电表?(2)画出余下的电路连线1.【答案】测量Rx阻值的电路如图解析由于待测电阻约为1 000 Ω,滑动变阻器阻值为100 Ω,且要使电表读数有较明显的变化,因此滑动变阻器应采用分压接法,由于加在待测电阻的最大电流约为10 mA,显然3 A的电流表不能用,因此将V1当作电流表使用.由于V1表的电压能够测量,故采用V1表内接法.时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代表导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材,连成满足要求的测量Rx阻值的电路.2、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_____________________________________________.2.【答案】B C①电流表应采用内接法.②滑动变阻器应采用分压式接法.(a PQ(b 解析 最大电流I m =E R x =2025×103 A =800 μA ,故电流表应选B.电源电动势20 V ,电压表D 的量程为50 V ,测量误差过大,故应选C.①R 0=R A R V =0.3×500 kΩ=150 kΩ<R x ,故电流表应采用内接法.②由于滑动变阻器最大阻值比被测电阻小很多,为了便于调节和为了保证电表的安全,滑动变阻器应采用分压式接法.3.太阳能是一种清洁、绿色能源。
⑴限流式接法⑴限流式接法 ⑵分压式接法⑵分压式接法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。
例1: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的电路图。
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)例2、在做“描绘电灯泡的伏安特性曲线图”的实验当中,要通过滑动变阻器来改变灯泡两端的电压,那么滑动变阻器的连接是选择限流式还是分压式?(提示:在本实验当中,要求灯泡两端的电压从零开始逐渐增加)电灯泡和电流表的电阻都比较小,电压表的电阻较大,选择内接还是外接呢?画出电路图。
选择内接还是外接呢?画出电路图。
例3、用伏安法测量某电阻Rx 的阻值,现有实验器材: A.待测电阻Rx :范围在5—8Ω,额定功率1W B.电流表A1:量程0—0.6A (内阻0.2Ω)C.电流表A2:量程0—3A (内阻0.05Ω)D.电压表V1:量程0—3V (内阻3K Ω)E.电流表V1:量程0—15A (内阻15Ω)F .滑动变阻器R :0—100ΩG .蓄电池:电动势12V H.导线,电键. 为了较准确的测量,并保证器材安全,电流表应选为了较准确的测量,并保证器材安全,电流表应选 ,电压表应选,电压表应选 ,并画出电路图。
伏安法测电阻详解一、要点精讲1.测量工具:电压表和电流表2.实验原理:用电压表测出待测电阻R x 两端电压U ,用电流表测出通过待测电阻R x 的电流I ,用公式R =U /I 求得待测电阻R x 。
3.实验电路:如图1所示。
4.滑动变阻器的作用:① 保护电路;②改变通过定值电阻(或 小灯泡)的电流及其两端电压,从而实现多次测量。
5.多次测量的目的:测量定值电阻的阻值时多次测量是为了通过求平均值的方法来减小实验误差;测量小灯泡的阻值时多次测量是为了探究温度对灯丝电阻的影响。
6.电路连接时应注意问题:①开关应该处于断开状态;②滑动变阻器连入最大阻值;③先连接电路中串联部分,再把电压表并接在待测电阻两端……7.电路两种解法:①电流表外接法,如图2所示,电流的测量值偏大,导致电阻的测量值偏小,适宜测阻值较小的电阻,实验室测电阻常用该法;②电流表内接法,如图3所示,电压的测量值偏大,导致电阻的测量值偏大,适宜测阻值较大的电阻。
二、典例精析例题 做“测量小灯泡的电阻”的实验。
(1)小华同学连接实物电路如图甲所示,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P ,发现 小灯泡不亮。
经检查,发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打............“×”...,并用笔画线代替导线将图甲电路连接正确,连线不能交叉。
(2)连接电路时,开关必须 (选填“断开”或“闭合”)。
电路连接完整后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P 移到 (选填“A ”或“B ”)端。
S VAR L R P 图1 R V A 图2 R V A图3(3)正确连接电路后闭合开关,移动滑片P,当电流表的示数为0.2A时,电压表指针位置如图乙所示,则电压表读数为V,小灯泡的阻值为Ω。
解析(1)如图,小灯泡没有真正接入电路,闭合开关小灯泡也不会发光,修改如下图:(2)为了保护电路,连接电路时,开关必须断开,电路连接完整后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处,即A端。