高中伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn).

1、 伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)電流表的兩種接法：（1） 電流表內(nèi)接法（如下圖所示）測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系：= =造成測(cè)量誤差的原因是電流表在電路中分壓引起的，因此選擇電流表內(nèi)接法要求（2） 電流表外接法（如上圖所示）測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系：= =造成誤差的原因是電壓表在電路中分流引起的，因此要求：二、電流表內(nèi)外接法的選擇：所謂伏安法測(cè)電阻中的內(nèi)外接法是相對(duì)電流表而言的，無論內(nèi)接還是外接，由于電表內(nèi)阻的影響，都會(huì)給測(cè)量帶來影響，合理選擇接法可以減小誤差。1、若的大小大致， 可用以下三種方法來選擇內(nèi)外接法。待測(cè)電阻較大，若滿足>>時(shí)，應(yīng)采用內(nèi)接法，因?yàn)殡娏鞅淼姆謮狠^小當(dāng)待測(cè)電阻較小，若滿足<&l

2、t;,應(yīng)采用外接法，因?yàn)檫@時(shí)電壓表的分流作用很弱?？筛爬椋骸按髢?nèi)偏大，小外偏小”待測(cè)電阻的大小很難斷定且滿足 >>而且滿足<<時(shí)，可采用計(jì)算臨界電阻值的方法：若，說明較大，采用內(nèi)接法。若，視為較小，采用外接法。本法也是判斷內(nèi)外接法的常用方法。2、若的關(guān)系事先沒有給定，可用試觸法確定內(nèi)外接法?？刹捎糜覉D電路進(jìn)行試觸： 只空出電壓表的一個(gè)觸頭S，然后將S分別與a、b接觸一下，并觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況： 若電流表示數(shù)有顯著變化，即 ，說明電壓表的分流作用較強(qiáng)，即Rx的阻值大，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法。 若電壓表示數(shù)有顯著變化，即 ，說明電流表的分壓作用較強(qiáng)，即Rx阻值小

3、，應(yīng)選用電流表外接法。三、滑動(dòng)變阻器的兩種接法（1）限流接法（如圖所示）的電壓范圍為： 注意：合上開關(guān)前要使滑動(dòng)變阻器的阻值最大限流接法要比分壓接法省電（3） 分壓接法（如圖所示）：的電壓范圍為：注意：合上開關(guān)前，滑片P應(yīng)滑到a端四、滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇在題中沒有特別要求，又滿足安全性原則和方便性原則的基礎(chǔ)上可優(yōu)先選用“限流式”，但以下三種情況，滑動(dòng)變阻器必須采用“分壓式”接法：若題中要求所研究對(duì)象的電壓從零開始連續(xù)增大時(shí)，則必須采用“分壓式”；若采用限流電路，電路中的最小電流大于用電器的額定電流或超過電表的量程時(shí)，則滑動(dòng)變阻器必須采用“分壓式”接法；當(dāng)用電器的電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大阻

4、值，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大或要求測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用“分壓式”?；瑒?dòng)變阻器可用限流式的情況負(fù)載電阻的阻值Rx小于滑動(dòng)變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。兩種電路均可使用時(shí)應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因?yàn)橄蘖麟娐方Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總功率較小。實(shí)驗(yàn)儀器的選擇：1、首先考慮安全因素：所有儀器必須保證安全2、讀數(shù)誤差因素：減小誤差3、對(duì)滑動(dòng)變阻器：分壓和分流4、儀器選擇的一般步驟：（1）首先選擇唯一性的器材；（2）草畫電路圖，（暫不接電流表和電壓表）；（3）估算回路中的電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)，但不超過其量程的情況下，結(jié)合已知

5、器材的規(guī)格，確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材。明確了上述基本要求之后，看下面的例證：例題1：用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的阻值，備用器材如下：待測(cè)電阻Rx（阻值約30K）A.電壓表1（量程015，內(nèi)阻50）B.電壓表2（量程03，內(nèi)阻10）C.電流表1（量程01，內(nèi)阻250） D.電流表A2(量程0500，內(nèi)阻500)E.電源1（電動(dòng)勢(shì)3，內(nèi)阻為：0.5） F.電源2（電動(dòng)勢(shì)16，內(nèi)阻為：2） G.滑動(dòng)變阻器（電阻0200） H.開關(guān)及導(dǎo)線若干(1)從上述器材中選出合適的器材（用字母表示）。（2）在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。解析：因待測(cè)電阻Rx的阻值較大，故選大電源，提高電壓和電流的值A(chǔ)V由于E=16V,電

6、壓表選ARx(1)ADFGH其實(shí)驗(yàn)電路原理圖如下： ，選分壓接法 ，選內(nèi)接法例題2.圖a為某一熱敏電阻（電路符號(hào)為， 其電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的IU關(guān)系曲線圖（1）為了通過測(cè)量得到圖a所示IU關(guān)系的完整曲線，在圖b和圖c兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖_；I/mAU/V12345675040302010O圖a簡(jiǎn)要說明理由：_。（已知電源電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0100）VA圖bVA圖cR1R29V圖dA（2）在圖d電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1=250由熱敏電阻的IU關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_V；電阻R2的阻值為_（3）舉出一

7、個(gè)應(yīng)用熱敏電阻的例子：_解：（11分）（1）圖b（2分）；電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大（2分）（2）5.3（2分5.255.35均給分）；108.8（2分110.3107.4均給分）（3）熱敏溫度計(jì) （3分提出其它實(shí)例，只要合理均給分）例題3、實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)了一批低電阻的電磁螺線管，已知螺線管使用的金屬絲電阻率=1.7×108 /m。課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)來測(cè)算螺線管使用的金屬絲長(zhǎng)度。他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、螺旋測(cè)微器（千分尺）、導(dǎo)線和學(xué)生電源等。他們使用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻，操作過程分以下三個(gè)步驟：（請(qǐng)?zhí)顚懙诓讲僮鳎⒓t、黑表筆分別

8、插入多用電表的“”、“”插孔；選擇電阻檔“×1”；_；AV5000/V2500/VNa2.5 5.0 2.5PVOFF1001012.5105025050050025050102.5×1×10×100×1kVVmA+AVRxRPABESAAVRxRPABESBARxRPABESCAVRxRPABESDV（a）（b）圖9把紅黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接，多用表的示數(shù)如圖9（a）所示。根據(jù)多用電表示數(shù)，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，并在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)從圖9（b）的A、B、C、D四個(gè)電路中選擇_電路來測(cè)量金屬絲電阻；他們使用千分尺測(cè)量金屬

9、絲的直徑，示數(shù)如圖10所示，金屬絲的直徑為_mm；02520圖1030根據(jù)多用電表測(cè)得的金屬絲電阻值，可估算出繞制這個(gè)螺線管所用金屬絲的長(zhǎng)度約為_m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）他們正確連接電路，接通電源后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)電流始終無示數(shù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種方案，利用多用電表檢查電路故障并寫出判斷依據(jù)。（只需寫出簡(jiǎn)要步驟）_解：將紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零旋鈕調(diào)零D0.260 mm （0.2580.262 mm均給分）12m或13m以下兩種解答都正確：使用多用電表的電壓檔位，接通電源，逐個(gè)測(cè)量各元件、導(dǎo)線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь€斷路故障。使用多用電表的電阻檔位，斷開電路或拆下元件、

10、導(dǎo)線，逐個(gè)測(cè)量各元件、導(dǎo)線上的電阻，若電阻為無窮大，說明該元件或?qū)Ь€斷路故障.例4、某同學(xué)用圖2所示電路，測(cè)繪標(biāo)有“3.8 V,0.3 V”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象.除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇:電流表：A:(量程100 mA,內(nèi)阻約2 ); A:(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3 );電壓表：V1(量程5 V,內(nèi)阻約5 ); V2(量程15 V,內(nèi)阻約15 );電源：E1(電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻為0.2 ); E2(電動(dòng)勢(shì)為4 V,內(nèi)阻約為0.04 ).為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表_，電壓表_，電源_.(填器材的符號(hào)) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出R-U的

11、圖象如圖3所示.由圖象可知，此燈泡在不不作時(shí)，燈絲電阻為_；當(dāng)所加電壓為3.00 V時(shí)，燈絲電阻為_,燈泡實(shí)際消耗的電功率為_W.根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系.符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的_ 答案：A2 V1 R1 E2 1.5 11.5 0.78 A 針對(duì)練習(xí)1、某同學(xué)要用“伏安法”測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻（阻值約為200）的阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：電池組E（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)）；電流表1（量程為010mA，內(nèi)阻約為4060）；電流表2（量程為0500A，內(nèi)阻為1000）；滑動(dòng)變阻器R1（阻值范圍為020，額定電流為2A）；電阻箱R2（阻值范圍為09999，額定

12、電流為1A）；開關(guān)S，導(dǎo)線若干請(qǐng)你幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)中的下述問題（實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡可能的考慮更加準(zhǔn)確地測(cè)量的阻值）：（1）上述器材中缺少電壓表，需選一只電流表將它改裝成電壓表。請(qǐng)?jiān)趫D甲所示方框中畫出將電流表改裝成電壓表的電路原理圖，并在圖中標(biāo)明所用器材的代號(hào)。（2）請(qǐng)?jiān)趫D乙的方框中畫出測(cè)量阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明各器材的代號(hào) 甲 乙（3）實(shí)驗(yàn)中，將電阻箱R2的阻值調(diào)為4000，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1，使兩表的示數(shù)如下圖所示，可讀出電流表1的示數(shù)是 ，電流表2的示數(shù)是 ，測(cè)得Rx的阻值是 解：（1）如圖所示（2分）；（2）如圖所示（4分,分壓2分,外接2分）；（3）6.4mA（6.40mA也同樣給分）

13、 （2分） 240A(238-242A) （2分）2（14分）有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬材料樣品，截面為外方內(nèi)圓，如圖所示此金屬材料重約12N，長(zhǎng)約為30cm，電阻約為10已知這種金屬的電阻率為，密度為0因管線內(nèi)徑太小，無法直接測(cè)量，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量其內(nèi)徑d，現(xiàn)有如下器材可選：A毫米刻度尺B螺旋測(cè)微器C電流表（600mA 1.0）D電流表（3A 0.1）E電壓表（3V 6K）F滑動(dòng)變阻器（2k 0.5A）G滑動(dòng)變阻器（10 2A）H蓄電池（6V 0.05）I開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干（1）除待測(cè)金屬材料外，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有 （只填代號(hào)字母）（2）畫出你所設(shè)計(jì)方案的實(shí)驗(yàn)電路圖，并把所選儀器連

14、成實(shí)際測(cè)量電路（4） 用已知的物理常數(shù)和測(cè)得的物理量，推導(dǎo)計(jì)算金屬管線內(nèi)徑d的表達(dá)式解： A、B、C、E、G、H、I （3分，有漏選或選錯(cuò)的扣1分，扣完為止） 設(shè)長(zhǎng)度為l，截面外邊長(zhǎng)為a，電壓為U，電流強(qiáng)度為I。電阻 ，截面積故有 3(10分)圖十一中，甲圖為一段粗細(xì)均勻的新型導(dǎo)電材料棒，現(xiàn)測(cè)量該材料的電阻率.L3020100100300甲圖十一乙（1）首先用多用電表的歐姆檔（倍率為×10）粗測(cè)其電阻，指針位置如圖乙所示，其讀數(shù)R= .（2）然后用以下器材用伏安法盡可能精確地測(cè)量其電阻：A. 電流表: 量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.1B. 電壓表: 量程為3V，內(nèi)阻約為3kC. 滑動(dòng)變

15、阻器：最大阻值為20，額定電流1AD. 低壓直流電源：電壓6V，內(nèi)阻忽略F. 電鍵K，導(dǎo)線若干在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.（3）如果實(shí)驗(yàn)中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，并測(cè)出該棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、直徑為d，則該材料的電阻率= （用測(cè)出的物理量的符號(hào)表示）.解：（共10分）(1)200 （4分,漏單位只給1分） (2)電路如圖（4分）(3)（2分4（2006年全國(guó)）現(xiàn)要測(cè)定一個(gè)額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡（圖中用表示）的伏安特性曲線。要求所測(cè)電壓范圍為0.1V4V。VA2A1現(xiàn)有器材：直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì)），電壓表 （量程4.5V，內(nèi)阻約為4×104），電流表 （量程

16、250mA，內(nèi)阻約為2），電流表 （量程500mA，內(nèi)阻約為1），滑動(dòng)變阻器R（最大阻值約為30），電鍵S，導(dǎo)線若干。如果既要滿足測(cè)量要求，又要測(cè)量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是 ，下面兩個(gè)電路應(yīng)該選用的是 。A2【解析】在測(cè)量小燈泡的伏安曲線時(shí)，由于題目要求電壓范圍為0.1V4V，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。根據(jù)估算通過小燈泡的額定電流為I=0.4A，因此電流表應(yīng)該選用 。在伏安法測(cè)量過程中，由于臨界電阻大于小燈泡電阻，因此應(yīng)該選擇電流表外接法即選擇甲電路進(jìn)行測(cè)量。5. 檢測(cè)一個(gè)標(biāo)稱值為5的滑動(dòng)變阻器?？晒┦褂玫钠鞑娜缦拢篈待測(cè)滑動(dòng)變阻器Rx，全電阻約5（電阻絲繞制緊密，匝數(shù)清晰可數(shù)）B電流

17、表A1，量程0.6A，內(nèi)阻約0.6VARRxESC電流表A2，量程3A，內(nèi)阻約0.12D電壓表V1，量程15V，內(nèi)阻約15KE電壓表V2，量程3V，內(nèi)阻約3KF滑動(dòng)變阻器R，全電阻約20G直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)H游標(biāo)卡尺I毫米刻度尺J電鍵S導(dǎo)線若干（1）用伏安法測(cè)定Rx的全電阻值，所選電流表_ A1_ (填“A1”或“A2”)，所選電壓表為_ V2_ (填“V1”或“V2”)。（2）畫出測(cè)量電路的原理圖，并根據(jù)所畫原理圖將下圖中實(shí)物連接成測(cè)量電路。電路原理圖和對(duì)應(yīng)的實(shí)物連接如圖解：（2）見右圖兩種方案。VARRxESVARRxESRESAVRxRESAVRx方案一：分壓接法方案二：限

18、流接法（3）為了進(jìn)一步測(cè)量待測(cè)量滑動(dòng)變阻器電阻絲的電阻率，需要測(cè)量電阻絲的直徑和總長(zhǎng)度，在不破壞變阻器的前提下，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，寫出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長(zhǎng)度的表達(dá)式。解：方案一：需要的器材：游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺主要操作步驟： 數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n 用毫米刻度尺（也可以用游標(biāo)卡尺）測(cè)量所有線圈的排列長(zhǎng)度L，可得電阻絲的直徑為d=L/n 用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器線圈部分的外徑D1，可得電阻絲總長(zhǎng)度也可以用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器瓷管部分的外徑D2，得電阻絲總長(zhǎng)度 重復(fù)測(cè)量三次，求出電阻絲直徑和總長(zhǎng)度的平均值方案二需要的器材：游標(biāo)卡尺主要的操作步驟： 數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n 用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器線圈部分的外徑D1 和瓷管部分的外經(jīng)D2，可得電阻絲的直徑為電阻絲總長(zhǎng)度 重復(fù)測(cè)量三次，求出電阻絲直徑和總