电路实验部分

电路实验部分
一、 伏安法测电阻：
（1）电流表外接法：
电压表：电阻两端的电压的真实值。

电流表：由于电压表分流，因此电流表的实际示数为R V I I I =+
因此在计算电阻R 的时候，测量值小于真实值。

实用情况：因为电压表分压会造成影响，如果待测电阻阻值很大，那么它和电压表并联，电压表分流效果大，导致误差会大；但是如果我们所测量的电阻R 阻值比较小（远远小于电压表内阻），这个时候电压表的分流是很小的，测量值更加接近于实际真实值。

因此，电流表外接法适用于测量阻值较小的电阻。

（2）电流表内接法：
电流表：实际通过R 的电流值 电压表：R A U U U =+
因此，测量出的R 的大小比真实值要大，
实用情况：因为电流表的内阻较小，如果我们待测的R 也很小，那么电流表的分压效果大，导致电压表的示数明显大于实际R 两端电压，导致测量值偏大；但是如果我们待测的电阻阻值较大，那么它两端的电压远大于电流表的分压，使得实验误差减小。

因此，电流表内接法适用于测量阻值较大的电阻。

（3）试触法：
如果我们不知道待测电阻的大小，可以采用试触法。

a
b
将电压表的左测接线柱先后接在a.b 两点来判断。

如果电压表示数变化较大，说明待测电阻的阻值R 可与电流表内阻r 相比较，待测电阻是小电阻，用外接法。

如果电流表的表示数变化较大，说明待测电阻的阻值R 可 与电压表内阻Rv 相比较，待测电阻是大电阻，用内接法。

二、滑动变阻器的接法：
a) 限流式接法：
（右图为等效图，把滑动变阻器R 从触电处分开）
仔细观察这个电路图，相当于灯泡L 和滑动变阻器串联，当P 在A 端时，只有L ，当P 在B 端时，为L 和R 串联，因此： 负载电压变化范围：
L L L R E U E R R ≤≤+
负载电流变化范围：
L L L
E E I R R
R ≤≤
+
b) 分压式接法：
（右图为等效图，把滑动变阻器R 从触电处分开） 观察这个电路，不是串联，而是（灯泡L 与AP 段电阻并联）再与PB 段电阻串联。

负载电压变化范围：0L U E ≤≤
负载电流变化范围：0L L
E I R ≤≤
针对上述的分析，我们可以做出比较图：
A
的最终目的都是调节电路，保护负载。

对于限流接法和分压接法的具体说明： 一般情况下（且在安全下），由于限流电路消耗下，优先考虑限流接法。

但是有的时候必须选择分压法，具体情况见下： ① 当负载电阻大于变阻器全值电阻的时候，选择分压电路。

因为如果选择限流电路，调节的电流电压变化范围小（只在
L
E R 附近），所以分压比较好。

② 当负载电压或者电流需要从零开始连续可调的时候，选择分压电路。

③ 当采用限流电路，但是电路中最小电流仍超过用电器的额定电流时，选择分压电路。

④ 当题目中待测电阻不知道具体大小范围时，安全起见，选择分压电路。

三、小灯泡伏安特性：
1. 原理：用电流表和电压表测出灯泡在不通电压下的电流，用U-I 坐标系，描点连成直线或者平滑曲线，即得到小灯泡的伏安特性曲线。

2.电路选择法：
①因为小灯泡电阻较小，因此选择电流表外接法。

②滑动变阻器分压法：因为需要作图，希望电流电压变化范围大，保护负载。

注意：滑动变阻器阻值要选择小于待测电阻。

3.实验电路：
4.注意事项：
（1）开关闭和前，滑动变阻器画片应该移到让灯泡电压最小的位置（近A 端）
（2）调节灯泡电压的时候不能超过灯泡的额定电压。

（3）建立坐标系的时候，标度要合适，使曲线尽可能占据坐标系大部分（充分利用坐标纸）
(4)由于温度的影响，电阻值会随电压的变化而变化，因此得到的伏安特性曲线不是直线。

5.误差分析：
（1）电流表外接，电压表分流，导致电流表示数大于实际通过灯泡的电流。

（2）温度影响电阻发生变化，得到的伏安特性曲线不是直线，造成画图困难，作图误差。

四、把电流表改装成电压表：
1.实验原理：串联一个电阻（阻值由电流表内阻、满偏电流、电压表量程决定）
计算R ：假设我们要改成量程为U 的电压表，那么，电流表满偏的时候，电路两
端总电压应该为U 。

()
g g g
g
U I R R
U R R I =+=
-
结果中的满偏电流g I 可以直接从电流表上读出，电流表内阻g R 可以用满偏法测出。

2.半偏法测电流表内阻：
1R 为滑动变阻器，2R 为电阻箱。

在具体操作的时候，先闭合1S 断开2S ，调节1R 使电流表指针刚好是满刻度；之后闭合
2S ，调整2R 阻值使电流表指针刚好是满刻度的一半，这时2=R g R
思路：1R 很大()12100R R >，因此即使接入2S ，总电流也几乎不变g I ，所以并联电路每个支路的电流为
12
g I ，所以2=R g R 。

1
2
2
12
1
2
1R )I R R I (R I E g g g g g +
+=
当1R 很大的时候，2=R g R 但是1R 的大小也不是随便取的，它依附于E, 1g g
E R R I =-,因此为保证1R 大，E 最好取大点。

3.半偏法测量电压表内阻：
0R 为电阻箱，R 为滑动变阻器。

先让0R =0，移动R 使电压表达到最大值；之后改变0R 的值，使电压表刚好为一半最大值
的时候。

()()()00111222[]V a b V a V
b V V V V a
U R R R U E
R R U
U
U
R R R R R E
R R R R ++=++++=
解得：000a b a b
a b V a b
a b
R R R R R R R R R R R R R R -++==-
++ 如果R<<0R ，那么0V R R =，其实我们
的测量值是大于真实值的（因为真实值0a b a b
R R R R R -+）。

4.在改装电流表的过程中，误差分析：
测电流表电阻的时候，采用半偏法，会引入误差，2<R g R ，测量值小于真实值，使得实际改装成的电压表测量实际电路时，读数比实际电压小。

（因为电流表串联的R 算大了）。

)R R (I E g g +=12
121
R R R R R g -=。