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1、伏安法测电阻实验专题西樵高级中学方红德,伏安法测电阻实验是高中阶段的一个重要的实验，它涉及到实验电路的设计、器材的选择、实物图的连线、误差分析以及数据处理等知识要点。电学中的“测量导线的电阻率”和“描绘小灯泡伏安曲线”两个实验，实质上都是利用伏安法测电阻原理进行的实验，只是最后数据的处理不一样。希望通过本节课的学习，同学们对伏安法测电阻实验有更进一步的理解。,一、伏安法测电阻的原理二、伏安法测电阻的电路组成三、伏安法测电阻的电路设计四、选择电路器材的原则五、题例评解六、答题经验小结,本节课学习内容,一、伏安法测电阻的原理,根据部分电路欧姆定律 的变形公式 可知，只要测出被测电阻两端的电压 U
2、和流过该电阻的电流I，就可求出电阻 R 的大小。,二 伏安法测电阻的电路组成,电路设计时主要要考虑电流表的“内接、外接”法和滑动变阻器的“分压、限流”接法。,三、伏安法测电阻的电路设计,分压内接,限流内接,分压外接,限流外接,(2)结果:电流为真实值，电压偏大据RU/I，测量值大于真实值,1.电流表内接法,2.电流表外接法：,(2)结果:电压为真实值，电流偏大 据RU/I，测量值小于真实值,（一）测量电路-电流表内外接电路的选择,若不知道电阻值的大小，可用试触法来确定用哪种接法，如下图，将单刀双掷开关分别接到a、b点：若电流表示数变化比较明显，说明电压表分流作用大，应采用内接法；若电压表示数变
3、化比较明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法。,3.在未知电阻大小的情况下可采用试触法判断电路的连接,外接法,内接法,误差来源,测量结果,测量条件,电压表的分流,电流表的分压,R测R真,R测R真,4.电流表内外接法的对比表,RX RA 时,RX RV 时,电路连接,电路图,滑动变阻器主要有“限流式和分压式”两种接入法。滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、准确性、方便性、节能性原则综合考虑，灵活选取。,（二）控制电路-滑动变阻器限流分压电路的选择,1.限流法,(1)图中变阻器起限流作用，待测电阻Rx的电压可调范围,(2)限流式电路的优缺点:,1)优点是：连线简单，电路消耗的额外功率相对
4、较小。2)缺点是：对电压的调节范围较小，不管滑动触头如何调节，都不能使电压表、电流表的读数为零,2.分压法,(1)图中变阻器起分压作用，待测电阻Rx的电压可调范围,(2)分压式电路的优缺点:,1)优点是：电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大.2)缺点是：电路结构较为复杂,电路消耗的额外功率相对较大.,(1)要求回路中某部分电路的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)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法.(3)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值R.(4)若采用限流接法，电路中实际电压(电流)总是超过实验仪器的量程时，只能采用
5、分压接法.(5)若没有很高的要求，仅从安全性和准确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流接法.,3.下列情况必须选用分压接法,限流式,分压式,可调范围,变阻器,电能损耗,较大阻值,较小阻值,较小,较大,4.滑动变阻器两种连接方式的比较,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。准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的/3，读数误差较大。方便操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。,基本原则：安全性、准确性、方便操
6、作,四、选择电路器材的原则,五、题例评解,1.一个未知电阻Rx,无法估计其电阻值,某同学用伏安法测量此电阻,用如图甲、乙两种电路各测一次,用甲图所测数据为3.0V、3.0mA,用乙图测得的数据是2.9V、4.0mA,由此可知,用 图测得Rx的误差较小,测量值Rx=.选用此电路的测量值比真实值_（偏大或偏小）,甲,1000,偏大,显然是电流表读数相对变化比较大，说明电压表分流作用明显，因此要采用内接法。,解析1.本题要根据两个电表示数相对变化的大小来取舍电路,解析2：因为 所以采用外接法；因为R滑10RX，所以要采用分压电路.,2.用伏安法测量一定值电阻阻值的实验所需的器材规格如下：A.待测电阻
7、Rx（约120）B.直流毫安表（量程010mA，内阻50）C.直流电压表（量程03V，内阻5k）D.直流电源（输出电压4V，内阻不计）E.滑动变阻器（阻值0-10，最大电流1A）F.电键一个，导线若干在方框内画出电路图，并根据电路图连接右边实物图，开始时，滑动变阻器的滑片应该移到最 端（选“左”或“右”）,开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到使电表读数最小的位置，所以滑片P应移到最 端,右,解析2：根据电路图连接实物图如下：,3.用伏安法测量定值电阻的阻值，备用器材如下：,待测电阻 Rx(阻值约为25K)电流表 A1(量程 100A，内阻约为 2K)电流表 A2(量程 500A，内阻约为 30
8、0)电压表 V1(量程 10V，内阻约为 100 k)电压表 V2(量程 50V，内阻约为 500 k)电 源 E(电动势 15V，允许通过的最大电流 1A)滑动变阻器 R(最大阻值 1 k)电键S，导线若干,为了尽量减小实验误差，要求测多组数据。(1)电流表应选_，电压表应选_。(2)画出实验电路图。,解析3(1)：器材选择(测量电路),电源电动势远小于电压表V2的量程，而跟电压表V1的量程较接近，若选用电压表V2来测量电压，其最大偏转量达不到量程的1/3，读数时偶然误差太大，所以选用V1较恰当；而此时通过电流表的最大电流，因此，电流表A2与V1配置较好。又因为,所以测量电路应选内接法。,3
9、.用伏安法测量定值电阻的阻值，备用器材如下：,待测电阻 Rx(阻值约为25K)电流表 A1(量程 100A，内阻约为 2K)电流表 A2(量程 500A，内阻约为 300)电压表 V1(量程 10V，内阻约为 100 k)电压表 V2(量程 50V，内阻约为 500 k)电 源 E(电动势 15V，允许通过的最大电流 1A)滑动变阻器 R(最大阻值 1 k)电键S，导线若干,为了尽量减小实验误差，要求测多组数据。(1)电流表应选_，电压表应选_。,A2,V1,解析3(2)：电路选择(控制电路)测量部分的总电阻RX约为25k，远大于滑动变阻器的总电阻1k，即R滑10Rx，所以要采用分压电路控制，
10、实验电路如下图所示。,4在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是_导线断路,解析4(1)：若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器起到了限流作用，而没有起到分压作用，所以可能是g导线断路,g,当小灯泡与电阻串联后,由 E=I(RrR灯)，解得R=0.8.,(2)某同学测出电源和小灯泡的U-I图线如图所示，将小灯泡和电阻R串联后接到电源上，要使电
11、路中电流为1.0 A，则R _.,解析4(2)：由电源的U-I线知E=3.0 V，r=1，小灯泡的U-I线得R灯=1.2,0.8,(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图7中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是()Aa可以作为标准电阻使用Bb能作为标准电阻使用Cb的阻值随电压升高而增大Dc的阻值随电压升高而增大,解析4(3)：因a元件的I-U线是直线，说明电阻随电压的变化不变，故可作为标准电阻，故A对，B错因I-U线的斜率倒数表示电阻值的变化，故C对，D错，选A、C.,AC,5.(2010江门模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻
12、度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率,(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.,解析5(1)：0.5 mm0.179 mm0.679 mm.,0.679,(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：A.电压表03V,内阻10K B.电压表015V,内阻50kC.电流表00.6A,内阻0.05 D.电流表03A,内阻0.01E滑动变阻器,010 F滑动变阻器,0100,要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_(填序号),解析5(2):两节干电池的电动势是3 V，
13、用3 V量程的电压表A；因为金属丝的电阻大约为5，即使把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5，为了减小实验误差和方便操作，应选10 的滑动变阻器E.,A,C,E,实验中某同学的实物接线如图实所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误,错误1：_；错误2：_.,导线接在滑动变阻器的滑片上,电路采用了内接法,解析5(2):检查电路通常从电表的正负、量程、串并联、内外接、限流分压、滑片P的位置、短路断路等方面检查。,6(2007广东）实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率=1.710-8m。课外活动小
14、组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第步操作）将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“1”；_；把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图6（a）所示。,将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮调零,图6（a）,（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图7（b）的A、B、C、D四个电路中选择_电路来测量金属丝电阻；,D,（3）他们使用千分尺测量金
15、属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为 mm；（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_m。（结果保留两位有效数字）,解析6:,0.260,13m,（4）多用电表测得的金属丝电阻值R=4,（3）金属丝的直径为d=0.260mm,解析6（5）:使用多用电表电压档位，接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障。使用多用电表电阻档位,断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障.,（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流表始终无示数。请设计一种方
16、案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。(只需写出简要步骤),六、答题经验小结,1、关于电流表内外接：,待测电阻较大时一般内接，测量结果偏大（大内大）待测电阻较小时一般外接，测量结果偏小（小外小）,2、关于分压与限流：,根据题目的要求和隐含条件确定是限流还是分压电路,3、关于滑动电阻器的选择：,分压时选R滑小于RX的；限流时选R滑大于RX的,4、关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置,分压时移到R滑最小值位置；限流时移到R滑最大值位置,5、关于器材的选择,主要从安全、准确、方便操作三个方面来考虑选择,1.一只小灯泡，标有“3V、0.6W”字样。现用给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1。（
17、滑动变阻器最大阻值为10；电源电动势为12V，内阻为1；电流表内阻为1，电压表的内阻为10k）。（1）在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用（选填“内接”或“外接”）法。滑动变阻器的连接方式应采用.（选填“分压式”或“限流式”）,七、课后练习,（2）将你所设计的实验电路图画在左下方的虚线框中。（3）根据设计的电路图将实物图连成完整的电路。开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最 端（选“左”或“右”）,（4）若小灯泡发光暗时的电阻为R2，你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系为：R1 R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）,2有一个小灯泡上标有“4 V、2 W”的字样，现
18、在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线现有下列器材供选用：A电压表(0-5 V，内阻10 k)B电压表(0-15 V，内阻20 k)C电流表(0-3 A，内阻1)D电流表(0-0.6 A，内阻0.4)E滑动变阻器(10，2 A)F滑动变阻器(500，1 A)G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：_.,(2)实验中所用电压表应选_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示),(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图,1.（1）外接、分压式,课后练习参考答案,（2）电路图如右,（3）,左,（4）,大于,2.(1)理由：小灯泡的电阻比较小，要采用电流表的外接法；描绘灯泡的I-U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据，要采用分压电路,(3)实线连接成实物电路图如右,(2)因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0-5 V的A；小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表只能选D；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻R灯=8，调节不方便，所以选E.答案是A、D、E,谢谢收看同学们再见,
