伏安法测电阻 滑动变阻器的两种接法比较和选择
高三电学实验复习—伏安法测电阻(复习讲义)含答案
实验:伏安法测电阻(复习学案)一、伏安法测量电阻的两种电路的比较:项目电流表内接电流表外接电路图测量值待测电阻和电流表内阻之和X A X R R R IU R >+==测待测电阻与电压表内阻并联值X XV X V R R R R R I U R <+==测 误差原因 电流表(R A )的分压作用电压表(R V )的分流作用误差较小条件 R X >>R AR X <<R V选用电路方法 XVA X R R R R 〉(V A X R R R >)XVA X R R R R 〈(V A X R R R <)适合测量的电阻 阻值较大的电阻 阻值较小的电阻 记忆口诀 大内偏大(内大大)小外偏小(外小小)修正后的测量结果A X R IUR -=UIR UR V V—=X R测量电路选择:1、如果准确地知道电流表的内阻R A ,适用 电流表内接 法。
2、如果准确地知道电压表的内阻R V ,适用 电流表外接 法。
3、若知道待测电阻的大约值和电流表、电压表的内阻的大约值,可比较X R 和V A R R 的大小来选择测量电路。
若X R >V A R R ,选用 电流表内接 法,若X R <V A R R ,选用 电流表外接 法。
4、若待测电阻的阻值和电流表、电压表的内阻均未知,可由试触法来选择电流表内接或外接电路。
用如图所示的电路测量电阻R 的阻值。
电键S 闭合后,电压表右端接到a 点时,电压表示数为4.6V 、电流表示数为1.6mA ,接到b 点时,电压表示数为4.5V 、电流表示数为1.8mA 。
电压表变化的百分比为%2.21=∆U U,电流表变化的百分比为%5.121=∆I I,由此可见电流表测量不准确引起的误差较大,故应采取 电流表内接 电路以保证电流表的测量值为通过待测电阻的电流,而此时电压表的测量值的相对误差也较小,即电压表接 “a ” 点进行测量。
二、分压电路和限流电路:限流式 分压式电路结构调压范围 E U E R R R x x x ≤≤+0E U x ≤≤0接通电路前滑片触头位置“b ”端,使接入电路部分的阻值最大“a ”端,使与R x 并联部分阻值最小分压和限流电路 选择的原则1.如果滑动变阻器的全阻值R 比被测电阻R x 小许多时,起不到限流作用,必须用分压电路。
伏安法测电阻 滑动变阻器的两种接法比较和选择
一、伏安法测电阻1、伏安法测电阻:测电阻的两种电路:电流表的外接法与内接法2、系统误差分析误差原因:因为电压表、电流表分别有分压分流的作用,它们本身的内阻会给电路造成影响从而带来误差。
电流表接入电路会分压,电压表接入会分流。
①电流表外接法1)R 测= 2)误差原因3)测量值比真实值偏 4)使用外接法的条件:②电流表内接法1)R 测= 2)误差原因3)测量值比真实值偏 4)使用内接法的条件:总结:3、电流表内外接法的判别例1:点触法①如图测电阻R,当电压表的表头P从A点,接到B点时电压表读数变化明显,应用____接法②电流表读数变化明显,应用_____接法例2:如果电流表的内阻为R A=0.03Ω,R V=2.OKΩ,要测量的电阻R大约为1.5KΩ,采用哪种接法误差更小?如果要测量的电阻R大约是2Ω,采用哪种接法更简单?并画出这两种接法.练习1:有一个未知电阻R,用下图中(A)和(B)两种电路分别对它进行测量,用A图测量时两表读数为分别为6V,6mA,用图B测量是,两表读数分别为5.9V,10mA,则用图测量电阻的误差较小,测量值,测量值比真实值偏 ,(电流表内阻很小约0.1Ω,电压表内阻很大约3000Ω)练3:先要测定一个额定电压约4V,额定电流约0.5A的小灯泡正常发光时的电阻,电压表应该选择,电流表应选择电路连接时电流表应采用接法。
A、电压表量程是4.5V,内阻约4000ΩB、电压表量程是10V,内阻约8000ΩC、电流表量程3A,内阻约0.4ΩD、电流表量程0.6A,内阻约2Ω二、滑动变阻器的两种接法比较和选择知识要点一、滑动变阻器的两种连接方式如图所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载R L的电压、电流强度都起控制调节作用,通常把图(a)电路称为限流接法,图(b)电路称为分压接法.二、两种电路的比较负载R L上电压调节范围(忽略电源内阻)负载R L上电流调节范围(忽略电源内阻)相同条件下电路消耗的总功率限流接法RRRLL+E≤U L≤ERREL+≤I L≤LREEI L分压接法0≤U L≤E0≤I L≤LREE(I L+I ap)比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小三、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑,灵活择取.(1)下列三种情况必须选用分压式接法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时,必须采用分压接法.②当用电器的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,R甲乙必须采用分压接法.③若采用限流接法,即使滑动变阻器的阻值调到最大是待测电阻上的电流(或电压)仍大于电流表(或电压表)的量程,必须采用分压接法.【例1】如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:A.待测电阻Rx(约100Ω)B.直流毫安表(量程0-10mA,内阻50Ω)C.直流电压表(量程0-3V,内阻5KΩ)D.直流电源(输出电压4V,内阻不计)F.滑动变阻器(阻值范围0-15Ω,允许最大电流1A)根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。
电学实验中滑动变阻器两种连接方式的选择
1.两种电路及其变压范围(1)分压式电路及其变压范围如图1所示为分压式电路,由电路可以看出,若P在A端,灯泡电压;P向右滑动的过程中,逐渐增大;当P在B端时,。
不难看出,灯泡L 两端电压的变化范围在之间。
如果灯泡L的额定电压为,则L两端电压在之间。
(2)限流式电路及其变压范围如图2所示为限流式电路,由电路可以看出,若P在A端,灯泡电压;随P向下滑动的过程中,滑动变阻器的有效电阻逐渐增大;则L的分压逐渐减小,当P在B端时达到最小值。
则不难看出,灯泡L两端电压的变化范围在之间。
比分压式连接方式的变压范围要小。
2.分压式电路的使用条件根据分压式连接方式的变压范围比较大这一特点,在以下几种情况中,滑动变阻器需要采用分压式接法。
(1)实验中要求负载电压变化范围大,应把滑动变阻器连接成分压式电路例1.测定“V,W”小灯泡的功率,并研究小灯泡的电流随电压变化关系的实验,器材如下:蓄电池V,电流表、电压表(0~3V)、滑动变阻器,要求实验中灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值,试画出实验电路图。
解析:本实验中要求“灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值”,这种要求是限流式电路无法做到的,故应该连接成分压式电路,其实验电路如图3所示。
(2)实验中用小阻值滑动变阻器控制大阻值负载,应把滑动变阻器连成分压式接法如果滑动变阻器的电阻小于负载的电阻值,若连成限流式,根据限流式接法的电压变化范围知负载电压的最小值等于,若,则,即负载两端的电压变化范围太小而造成非常大的偶然误差,这不符合我们的实验要求。
因此,必须把滑动变阻器连接成分压式电路。
例2.用伏安法测定一个阻值约为KΩ,额定功率为W的电阻,备用器材有:①电流表(µA,KΩ);②电流表(µA,Ω);③电压表(V,KΩ);④电压表(V,KΩ);⑤电压表(V,KΩ);⑥两节干电池,每节电动势V,最大电流A;⑦直流稳压电源(V,A);⑧直流稳压电源(V,A);⑨滑动变阻器阻值约为KΩ,额定功率为W。
滑动变阻器量程的选择
1、在伏安法测电阻、测量电源电动势内电阻实验中,选择滑动变阻器的最大值为待测电阻的2-5倍,采用限流电路。
2、在伏安法测电阻、描绘小灯泡伏安特性曲线实验中,选择滑动变阻器的最大值比待测电阻小,采用分压电路。
3、用半偏法测电流表内阻的实验中,选择滑动变阻器的最大值为待测电阻的100倍以上,采用限流电路。
分压法所用滑动变阻器的阻值要小一些;限流法所用滑动变阻器的阻值大一些.
如果被测电阻阻值较大,则与电流表串联时对电阻影响小,用分压法.
如果被测电阻阻值较小,则与电流表串联时对电阻影响大,用限流法。
测用电器电阻时,可以选取限流式和分压式。
如果选取限流式接法,就是让滑动变阻器的量程和电阻的阻值差不多(调整滑动变阻器时电流有明显的变化);如果选取分压式接法,就让滑动变阻器的量程远远小于被测电阻的阻值(分压的时候可以成比例的变化)
选取滑动变阻器时关键是要比较滑动变阻器和被测电阻之间的关系。
原则上是滑动变阻器电阻的阻值越小越好。
电阻太大的话,电压受负载影响较大;电阻太小的话,消耗电流太大,发热严重。
伏安法测电阻和滑动变阻器的使用
伏安法测电阻和滑动变阻器的使用一、伏安法测电阻1.原理:根据R=IU ,用电压表测出电阻R 两端的 ,用电流表测出通过电阻R 的 , 就可以求出电阻R 的阻值.2.伏安法测电阻的两种接法:如图2-4-12(a)所示,电流表接在电压表两接线柱外侧,通常叫外接法.如图2-4-12(b)所示,电流表接在电压表两接线柱内侧,通常叫内接法.图2-4-123.法测电阻的误差分析:图2-4-12中R 为待测电阻,因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差.⑴ 采用外接法测量电阻〔图(a)〕,电压表的示数为R 两端的电压真实值,电流表的示数大于通过R 的电流(由于电压表内阻R V 分流),故由R=IU 算出的测量值 真实值,R 测<R 真. 测量值实际上是被测电阻和电压表内阻的并联电阻,不难看出R V 比R 大得越多,R V 的分流越小,测量误差越小,因此,外接法适宜测量小电阻.⑵ 采用内接法测量电阻〔图(b)〕,电流表的示数是通过R 的电流真实值,电压表的示数大于R 两端的电压(由于电流表的内阻R A 分压),由R=IU 算出的测量值 真实值,R 测>R 真. 测量值实际上是被测电阻和电流表内阻的串联电阻,不难看出R A 比R 小得越多,R A 的分压越小,测量误差越小.因此,内接法适宜测量大电阻.4.选择方法:一般地说,当R>>R A 时选用内接法,当R<<R V 时,选用外接法.⑴若已知待测电阻的大约值R x 、电流表的内阻R A 和电压表的内阻R V ,则当xV A x R R R R 时,即R x >V A R R 时,R x 可认为是大电阻,选用电流表内接法.当xV A x R R R R 时,即R x <V A R R 时,R x 可认为是小电阻,选用电流表外接法.⑵若待测电阻的大约值未知时,可根据实验中两电表的读数变化情况判定.如图所示,当电压表的一端固定,另一端分别接在a 、b 两点时,若电压表的示数变化较大,说明待测电阻R 可以与R A 相比拟,待测电阻是小电阻;若电流表的示数变化较大,说明待测电阻R 可以与R V 相比拟,待测电阻是大电阻.例1.如右图所示,电压表和电流表的读数分别为10 V 和0.1 A ,电压表内阻为500 Ω,那么待测电阻R 的测量值比真实值__________,测量值为_________,真实值为___ __.2.滑线变阻器两种控制电路的接法:(1)限流电路的工作原理如图所示为一限流电路,其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流.移动滑动变阻器的滑动触头P 可以改变连入电路中的阻值,从而控制负载中的电流大小,图中滑动触头P滑至B端时,连入电路中的电阻值是滑动变阻器的最大值,此时电流最小,因此,在闭合电键S之前,应使P移至B端.(2)分压电路的工作原理如图所示为一分压电路,其中滑动变阻器的作用是用来调节负载R上的电压,由电路分析可知,连接方式为AP间的电阻与R并联.因此当滑动触头由A向B移动时,加在R上的电压逐渐增大,因此,在闭合电键S之前,应使P移至A端,此时R上的电压为零.(3)两种连接方法的选择(1)负载电阻的阻值R x远大于变阻器总电阻R,须用分压式电路.(2)要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调,须用分压式电路.(3)负载电阻的阻值R x小于变阻器的总电阻R或相差不多,且电压电流变化不要求从零调起,可采用限流法.(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流接法总功耗较小.(5)特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及允许通过的最大电流来反复推敲.若用限流接法,负载的额定电流小于用限流接法所能达到的最小电流;或所用电流表和电压表的量程小于用限流接法所能达到的最小电流和分到的电压时,采用分压接法.例2.用伏安法测量一个定值电阻的阻值,所需器材及规格如下:(1)待测电阻R x(约100 Ω);(2)直流毫安表(量程0—10 mA,内阻50 Ω);(3)直流电压表(量程0—3 V,内阻5 kΩ);(4)直流电源(输出电压4 V,内阻不计);(5)滑动变阻器(阻值范围0—15 Ω,允许最大电流1 A);(6)开关一个,导线若干条.试根据器材的规格和实验要求,画出合理的电路图.巩固练习1.有一只量程为1 mA的小量程电流表,刻度盘共有50格,若给它并联一个10-2Ω的电阻,则可将它改装成一个量程为1 A的电流表.若要把这个小量程的电流表改装成一个量程为10 V的电压表,则应在小量程的电流表上串接一个_________ Ω的电阻.将这个电压表接在某段电路上,指针偏转40格,这段电路两端的电压是_________ V.2.将两个灯泡A(220 V 100 W)B(220 V 20 W)串联后接在电路PQ段,如图所示.为使灯泡安全使用,在PQ段所加电压的最大值为多少?3.如图所示,R1=2 Ω,R2=3 Ω,滑动变阻器最大值R3=5 Ω,则当滑动触头从a滑到b的过程中,安培表示数变化情况如何?4.如图为实验室常用的两个量程的电压表原理图.当使用O、A两接线柱时,量程为3 V;当使用O、B两接线柱时,量程为15 V.已知电流计的内阻Rg=500 Ω,满偏电流I=100 μA.求:分压电阻R1和R2的阻值.5.如图为实验室常用的两个量程的电流表原理图.当使用O、A两接线柱时,量程为0.6 A;当使用O、B两接线柱时,量程为3 A.已知电流计的内阻Rg=200 Ω,满偏电流Ig=100 mA,求分流电阻R1和R2.【下载本文档,可以自由复制内容或自由编辑修改内容,更多精彩文章,期待你的好评和关注,我将一如既往为您服务】。
滑动变阻器的连接方式和阻值的选择
滑动变阻器连接方式和阻值的选择福建省政和第一中学 (353600) 黄健康滑动变阻器的选择,是高考物理电学实验热点考查的内容。
它涉及连接方式和阻值大小两方面的选择。
研究相关物理问题时,要着眼于以下五个方面内容:1.滑动变阻器的有效利用率滑动变阻器的有效利用率,往往是绝大多数解题者容易忽视的问题。
滑动变阻器的有效利用率高低,表现在滑片移动的有效范围占整个可移动范围的大小。
在具体实验操作中,最好能让滑动变阻器有效利用率超过50%。
2.变阻器阻值与测量部分电路电阻大小对比R x R 由于高中物理实验室中滑动变阻器通常匝数都在几十匝到一百匝左右。
为研究问题方便起见,我们不妨假设一百匝来讨论问题,这可以让滑动变阻器的有效利用率大小明显凸显出来,还能让滑动变阻器阻值的取值与待测电阻对比更加明朗化。
R x R 在不必考虑滑动变阻器最大允许通过电流的情况下,限流式接法的滑动变阻器阻值大小通常取值R 为待测电阻的3~10倍比较适当,而分压式接法的滑动变阻器阻值为待测电阻一半以下比较适x R R x R 当。
这样,通常能保证仪表指针偏转范围达满偏值三分之一(或半偏)以上,也能保证滑动变阻器的有效利用率超过50%。
当然,具体问题还应具体分析,上述取值只是通常情况下的一个值,有时会因特殊要求而有所变化。
譬如,半偏法测定电流表内阻时,为了保证整个电路电流几乎不变,限流式接法的滑动变阻器阻值必须保证远大于待测电流表的内阻。
当给定的滑动变阻器阻值不符合设想要求时,就要进行机动性选择了。
例如,分压式接法的滑动变阻器阻值达不到一半以下要求时,我们就要尽量选择阻值小一些的滑动变阻器,那样调节会更加方R x R 便,其有效利用率也会相对高一些。
3.测量范围或仪表偏转范围大小作为实验题,在电路设计和仪表选择上,通常要让表针偏转量达半偏以上,实在无奈时表针偏转量最好也要能达到相应档位最大测量值的三分之一以上。
分压式接法测量部分电路电压和电流可从零开始起调,指针偏转范围大,相应测量范围大;限流式接法测量部分电路电压和电流不可从零开始起调,指针偏转范围小些,相应测量范围小些。
滑动变阻器的限流式和分压式接法及两种接法的选择
滑动变阻器的限流式和分压式接法及两种接法的选择滑动变阻器的两种电路都能控制调节负载的电压和电流,但调节效果不同,实际应用中要根据具体情况恰当的选择限流式接法和分压式接法,下面是选择的方法。
1.通常情况下(满足安全条件),由于限流式接法电路能耗较小,电路结构简单,因此应优先考虑。
2.在下列情况下必须采用分压式接法:(1)实验要求使某部分的电压或电流从零开始调节,只能采用分压式接法;(2)如果实验所提供的电表量程或其他元件允许通过的最大电流很小,若采用限流式接法,无论怎样调节,电路中的实际电流(或电压)都会超过电表量程或元件允许的最大电流(或电压),为了保护电表或元件,滑动变阻器必须采用分压式接法;(3)伏安法测电阻实验中,当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值时,若采用限流式接法,待测电阻的电流(或电压)变化很小,不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据,也起不到保护电阻或电表的作用,为了在上述情况下尽可能大范围的调节待测电阻的电流或电压,应选择分压式接法;(4)在对改装后的电流表或电压表进行校准时,必须从零开始校准,滑动变阻器必须采用分压式接法;3.大阻值的滑动变阻器一般采用限流式接法,小阻值的一般采用分压式接法。
经验分享:1. 电学实验对分压式接法考查较多;2. 若滑动变阻器阻值较小(例如10Ω、20Ω),采用分压式接法的可能性就非常大;3. 做题时要注意审题,从上下文中挖掘隐含条件。
高考经典真题思路详解:1.(1997年全国高考题)某电压表的内阻在20~50k Ω之间,现要测量其内阻,实验室提供下列器材可供选择:A .待测电压表(量程3V );B .电流表A 1(量程200μA );C .电流表A 2(量程5mA );D .电流表A 3(量程0.6A );E .滑动变阻器R (最大值1k Ω);F .电源E (电动势4V ),电建s ,导线若干。
(1)所提供的电流表中,应选用 (填字母代号);(2)为了尽量减小误差,要求多测几组数据,试在图中画出符合要求的实验电路图(其中电源和电建已连好)。
变阻器两种接法的比较与选择
变阻器两种接法的比较与选择作者:华兴恒来源:《中学生理科应试》2015年第05期滑动变阻器是电学实验中使用率极高的仪器,其用法也是历年高考的考查热点,其连入电路时通常有分压和限流两种连接方法.下面对两种接法作一简单比较.分压式限流式比较电路图负载R0上电压变化范围0~E(电源内阻不计)R0ER0+R~E分压调整范围大负载R0上电流变化范围0~ER0ER0+R~E分流调整范围大闭合开关前触点所处位置左端左端全电路消耗的总功率P=EI总E(IR0+IRPB)E·IR0限流能耗小一、选择连接方式的原则由上表可见,滑动变阻器的两种电路连接方法均能控制负载的电流、电压,但两种接法之间还是有一些差异的,对不同的负载产生的效果不同,在应用时必须根据实际情况取长避短,应遵循以下原则:1. 安全原则:变阻器是一种控制器件,在电路中除了调节功能之外,还有重要的保护功能.选择接法时要考虑仪表量程及器件的额定功率等因素,以保证仪表、器件的安全使用,这是实验得以正常开展的前提.2. 达标原则:有了安全的前提保障,在选择接法时必须致力于实验目标的实现.3. 求精原则:在目标能够实现的基础上,要精益求精,力求达到更为理想、准确的实验结果.如尽可能使电流表、电压表的指针偏过较大角度(一半以上),以准确读数.4. 简便节能的原则:如果变阻器两种用法均能得出理想的结果,由前面列表对比可知:限流电路连接简便,并且比分压电路省了一根导线;此外,在负载工作电流一致的情况下,限流电路的总电流较小,总功耗较小,结构简单,可谓省料节能,应优先考虑.对于教材中一些常见的电学实验,如伏安法测电阻、测电源的电动势和内电阻以及测金属丝的电阻率等,由于实验本身对电压、电流的调节无甚特殊要求,基于本条原则,课本上给出的电路图中变阻器均采用了限流式的接法,大家也就不难理解了.二、电流表内、外接法的选择由于电流表、电压表内阻的影响,不论采用电流表内接法还是外接法都不可避免地会产生误差.因此为了减小误差,当RxRA>RVRx时,一般采用电流表内接法;当RxRA三、两种电路的使用条件1. 分压电路的使用条件(1)当用电器电阻远大于滑动变阻器的最大阻值,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组实验数据)时,必须采用分压电路.(2)电源电动势过大,尽管滑动变阻器的阻值也较大,但总电流大于负载的额定电流值,或大于所给电表的量程时,必须选用分压电路.(3)要求回路中某部分电路的电流或电压从零开始可以连续变化时,必须采用分压电路.2. 限流电路的使用条件(1)在负载电流相同的情况下,限流电路中干路电流比分压电路中干路电流小,所以限流电路中消耗的总功率小,从减小电能损耗的角度考虑,必须选用限流电路.(2)用较大阻值的滑动变阻器控制小阻值的负载,且在负载和电表安全的前提下,必须选用限流电路.例1某电压表的内阻在20 kΩ~50 kΩ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可供选用的器材:待测电压表(量程0~3 V),电流表A1(量程200 μA),电流表A2(量程50 mA),电流表A3(量程0.6 A),滑动变阻器R (最大阻值1 kΩ),电源E(4 V),开关S,导线若干.(1)所提供的电流表中,应选用(填字母代号);(2)为了尽量减小误差,要求测出多组数据,请你画出实验电路图.解析(1)电路中的最大电流Imax=ERV=0.2mA(RV用20 kΩ代入),故电流表应选A1.(2)滑动变阻器的阻值远远小于电压表的内阻RV,且要求测多组数据,故用变阻器的分压连接.若变阻器接成限流电路,由于RRV,图1实验测量的IV、UV几乎不随R的变化而改变,很难测出几组明显不同的值,更谈不上尽量减小误差.实验电路如图1所示.例2为测一个阻值约为25 kΩ的电阻,备有下列实验器材:A. 电流表(量程100 μA,内阻2 kΩ);B. 电流表(量程500 μA,内阻300 Ω);C. 电压表(量程10 V,内阻100 kΩ);D. 电压表(量程50 V,内阻500 kΩ);E. 直流稳压电源(电动势15 V,最大电流1 A);F. 滑动变阻器(最大阻值10 kΩ);G. 导线若干.(1)电流表应选,电压表应选;(2)画出测量的电路图.解析如果滑动变阻器采用限流接法,由于其总电阻值较小,使待测电阻分得的电压较大,超出了电压表C的量程,根据安全原则似应选电压表D.用电压表D实验虽能得出结果,但因所测电压的最大值尚不到其量程的13,读图2数的相对误差大.为此宜选用电压表C,并相应采取变阻器的分压接法,可以保证在电压表C的量程内使用,提高了测读的精确度.估算Rx上的最大电流Imax=UmaxRmax=10V25kΩ=400μA,故电流表宜选用B并采用内接法(因RARx).电路如图2所示.例3一电阻额定功率为0.01 W,阻值未知,用欧姆表测其阻值约为40 kΩ.试设计适当的电路,利用伏安法较精确测得其阻值.有下列器材供选用.A. 电流表,量程300 μA,内阻150 Ω;B. 电流表,量程1000 μA,内阻45Ω;C. 电压表,量程3 V,内阻6 kΩ;D. 电压表,量程15 V,内阻30 kΩ;E. 电压表,量程50 V,内阻100 kΩ;F. 1.5 V的干电池两节;G. 直流电源,输出电压为6 V,额定电流3 A;H. 直流电源,输出电压为24 V,额定电流0.5 A;I. 直流电源,输出电压为100 V,额定电流0.1 A;J. 滑动变阻器,0~50 Ω,额定功率3 W;K. 滑动变阻器,0~2 kΩ,额定功率1 W;L. 开关一个,导线若干.应该选用的器材是,画出实验的电路图.解析根据估算待测电阻的最大电流、电压,选定电流表、电压表、电源、滑动变阻器等,再确定实验电路.(1)选择实验器材:待测电阻的最大电流Imax=PR=0.01W40000Ω=500 μA;最大电压Umax=PR=0.01W×40000Ω=20 V.若选用量程为1000 μA的电流表,实验中指针只能在半偏转以下读数,引起的偶然误差较大,故应选用量程300 μA的电流表.待测电阻的最大实际电压约为U=IR=3×10-4 A×40×103 Ω=12 V,故应选量程为15 V的电压表.电源选用输出电压为24 V的直流电源.因待测电阻的阻值远大于滑动变阻器最大阻值,故应采用分压接法.若用0~50 Ω的滑动变阻器,其最小电流约为Imin=UR=24V50Ω≈ 0.5 A,最小功率为Pmin=I2R=(0.5 A)2×50 Ω=12.5 W,远大于其额定功率3 W;而用0~2 kΩ的滑动变阻器,其最小电流I′min=UR=24V2000Ω=0.012 A,最小功率为P′min=I2R=(0.012 A)2×2000 Ω=0.288 W,小于其额定功率1 W.故应选用0~2 kΩ的滑动变阻器.综上所述,知应选用的器材是A、D、H、K、L.(2)选择实验电路:因待测电阻Rx的阻值(约为40 kΩ)与所选量程15 V的电压表的内阻RV (30 kΩ)接近,故采用电流表内接法;因待测电阻的阻值远大于所选用0~2 kΩ滑动变阻器的阻值,宜采用分压解法,电路如图3所示.(收稿日期:2015-02-09)。
伏安法测电阻——电路的选择与判断
伏安法测电阻——电路的选择与判断一、伏安法测电阻是一种常用的方法,高中物理教学中,要求学生必须掌握。
在高考电子实验中,也是考试经常要考的一个考点,而学生在解决该问题时,对电路的选择和判断往往拿不准。
为了解决这一问题,我在此提出以下的方法。
电流表的两种接法:(1) 电流表内接法(如下图所示)测量值与真实值的关系:测U =ARUU+A R I I I ==测∴ 测测测I U R ==XA AR R IU+=+R U=真R XRRR I U= 真实值测量值R R >造成测量误差的原因是电流表在电路中分压引起的,因此选择电流表内接法要求A XR R>>(2) 电流表外接法(如上图所示) 测量值与真实值的关系:测U =ARUU=VR I I I +=测∴ 测测测I U R ==RVI I+RU=真R RRI UI U =真真真测R R <∴造成误差的原因是电压表在电路中分流引起的,因此要求:XV R R >>二、电流表内外接法的选择:所谓伏安法测电阻中的内外接法是相对电流表而言的,无论内接还是外接,由于电表内阻的影响,都会给测量带来影响,合理选择接法可以减小误差。
1、若VA XR R R、、的大小大致, 可用以下三种方法来选择内外接法。
待测电阻XR 较大,若满足XR >>AR 时,应采用内接法,因为电流表的分压较小当待测电阻XR 较小,若满足XR <<VR ,应采用外接法,因为这时电压表的分流作用很弱。
可概括为:“大内偏大,小外偏小”待测电阻XR 的大小很难断定且满足XR >>AR 而且满足XR <<VR 时,可采用计算临界电阻值的方法:VA R R R.0=若0R R X >,说明XR 较大,采用内接法。
若0R RX<,视为XR 较小,采用外接法。
本法也是判断内外接法的常用方法。
2、若VA XR R R、、的关系事先没有给定,可用试触法确定内外接法。
伏安法测电阻电路中滑动变阻器选择方法
伏安法测电阻电路中滑动变阻器的选择方法实验器材选择的三个原则是:安全性原则、准确性原则、方便性原则,其中方便性原则是指在保证实验能够顺利进行的条件下,使实验操作方便易行,在伏安法测电阻的实验电路设计中方便性原则主要表现在滑动变阻器规格的选择上,那么如何具体选择滑动变阻器呢?下面通过图表数据计算来具体说明:一、限流法电路中滑动变阻器的选择待测电阻20ω,电源电动势12v、内阻不计,电流表(0-0.6a)电压表(0-12v)且均为理想表,滑动变阻器有r滑=200ωr滑=100ω,r滑=50ω,r滑=20ω,r滑=10ω五种可供选择为例,将五种滑动变阻器分别接入限流电路:由上述图表可以看出,滑动变阻器选择100ω最好,50ω次之,滑动变阻器阻值较大则使用部分所占比例小,且由于滑动变阻器阻值并不连续变化而是跳跃变化(每次至少划过一圈),使电流表读数不能精确调到设计值,给测量带来不方便。
滑动变阻器阻值较小则电流表测量范围较小画u-i图像时误差较大。
所以测电阻的实验电路在使用限流接法时选择滑动变阻器一定比待测电阻阻值大,一般大于一到四倍测量较方便,太大则测量反而不方便。
二、分压法电路中滑动变阻器的选择待测电阻20ω,电源电动势12v内阻不计,电流表(0-0.6a)电压表(0-12v)且均为理想表,滑动变阻器有r滑=100ω,r滑=50ω,r滑=20ω,r滑=10ω,r滑=5ω五种可供选择为例,将五种滑动变阻器分别接入分压电路:由上述图标可以看出,滑动变阻器选择5ω最好,10ω次之,滑动变阻器阻值较大则使用部分所占比例小,且滑动变阻器有效测量值分布不均匀,前疏后密。
由于滑动变阻器阻值并不连续变化而是跳跃变化,使电流表读数不能准精调到设计值,给测量带来不方便。
滑动变阻器阻值较小则滑动变阻器有效测量值分布接近均匀,且调整方便准确。
所以滑动变阻器使用分压接法时滑动变阻器一定比待测电阻阻值小,一般小于一到四倍测量较方便。
讲议二、电阻测定的两种方法、滑动变阻器的两种接法
讲议二、电阻测定的两种方法、滑动变阻器的两种接法(一)伏安法测电阻用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,利用部分电路欧姆定律可以算出电阻值,由于实际测量中用到的电表不理想,所以所测得电压或电流产生系统误差。
1.内接法:如图9—36所示,待测电阻的测量值测R :x A RA R R I U U I U R +=+==测测测测显然x R R >测,所以A x R R R -=测当A R R >>测时x R R ≈测,系统的相对误差很小,可以忽略不计,所以内接法适用于测量高阻值电阻.2.外接法:如图9—37所示,待测电阻的测量值测R :xV xV RV R R R R I I U I U R +=+==测测测测显然有:x R R <测 所以VV V x R R R R R R R R 测测测测-=-=1 当V x R R <<时,0→VxR R ,x R R ≈测,系统的相对误差可以忽略,所以外接法适用于测量低阻值电阻.3.内接法与外接法的选择:所谓伏安法测电阻中的内、外接法是相对电流表而言,无论内接法还是外接法,由于电表内阻影响都会带来误差,但合理的选择接法有利于减小误差只。
(1)若x R 、V R 、A R 的大小可以估计时,可用以下方法选择内外接法.①x R 较大,满足A R R >>测时,电流表的分压作用很微弱,应采用内接法.x R 较小,满足V x R R <<,时,电压表的分流作用很微弱,应采用外接法.②当x R 比A R 大很多,但又比V R 小很多时,可采用计算临界电阻值的方法,先计算临界电阻V A R R R =0,若0R R x >,可视为x R 较大,采用内接法;若0R R x <,可视为xR 较小,采用外接法(2)若x R 、V R 、A R 的大小关系没有给定,也无法粗略估计时,可借助试触法确定内、外接法.具体作法是:在如图9—38所示电路中、改变电表的连接方式,拿电压表的一个接线柱分别接触M 、N 两点,观察电流表和电压表的示数变化,如果电流表示数变化明显,说明电压表内阻对电路影响较大,应采用内接法.如果电压表示数变化明显,说明电流表内阻对电路影响较大,应采用外接法.4.滑动变阻器的限流接法和分压接法的选择:滑动变阻器的两种电路连接都能控制调节负载的电流和电压,但在相同条件下调节效果不同,实际应用中要根据具体情况恰当地选择限流接法和分压接法.(1)通常情况下(满足安全条件),由于限流电路能耗较小,电路结构简单,因此优先考虑. (2)在下列情况下必须采用分压接法. ①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节,只有分压接法才能满足.②如果实验所提供的电表量程或其他元件允许通过的最大电流很小,若采用限流接法,无论怎样调节,电路中实际电流(或电压)都会超过电表量程或元件允许的最大电流(或电压),为了保护电表或其他元件,必须采用分压接法.③伏安法测电阻实验中,当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时,若采用限流接法,待测电阻上的电流(或电压)变化很小,不利于多次测量取平均值或用图像法处理数据.也起不到保护用电器的作用.为了在上述情况下尽可能大范围地调节待测电阻上的电流(或电压),应选择分压接法.(二)实验器材的选择1.仪器的选择一般应考虑三方面的因素:(1)安全性:如各电表的读数不能超过量程,电阻类元件的电流不应超过其最大允许电流等.(2)精确性:如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时,要用尽可能使指针接近满刻度的量程,其指针应偏转到满刻度的3/2以上,使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.(3)操作性:如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节,滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线,否则不便于操作. 2.选择器材的步骤:(1)根据实验要求设计合理的实验电路.(2)估算电路中电流和电压可能达到的最大值,以此选择电流表和电压表及量程. (3)根据电路选择滑动变阻器. (三)实物图连接的一般步骤①画出实验电路图;②分析各元件连接方式,明确电流表和电压表的量程;③依照电路图,把元件符号与实物一一对应,再连接实物,一般的连接方法是:从电源正极出发,沿电流方向把元件一一连接,最后连到电源负极上,按先串联后并联,先干路后辅路的顺序. ④检查纠正.5 (1997年全国高考题)某电压表的内阻在Ωk 50~20之间,现要测量其内阻,实验室可提供下列可选择器材:待测电压表(量程3 V) 电流表A l (量程200mA) 电流表A 2 (量程5 mA) 电流表A 3 (量程0.6 A) 滑动变阻器R(最大值Ωk 1)电源E(电动势4V),电键S ,导线.(1)所提供的电流表中,应选用_________(填字母代号).(2)为了尽量减小误差,要求多测几组数据,试在方框图9—39中画出符合要求的实验电路图(其中电源和电键已连好).6 欲测量一未知电阻x R ,但不知其未知电阻约为多少,现采用如图9—41甲、乙所示两电路图进行测试,闭合开关,甲图中电压表示数为2.9 V ,电流表示数为4mA ,乙图中电压表示数为3 V ,安培表示数为3mA ,则下面对于兄的叙述正确的是 ( )A .采用甲图误差较小,x R 的测量值为Ω725B .采用乙图误差较小,x R 的测量值为Ω1000C .x R 的真实值应在ΩΩ1000~725之间D .若电源内阻不计,可知x R 的真实值为Ω9757 测一个阻值约为Ωk 25的电阻,备有下列器材 ( ) A 电流表(量程A μ100,内阻Ωk 2) B .电流表(量程A μ500,内阻Ω300)C 电压表(量程V 10,内阻Ωk 100)D .电压表(量程V 50,内阻Ωk 500)E .直流稳压电源(电动势V 15,允许最大电流1 A)F .滑动变阻器(最大电阻Ωk 1,额定功率1 W)G .导线若干(1)电流表应选______,电压表应选__________。
伏安法测电阻电路选择论文
伏安法测电阻电路选择物理学是一门以实验为基础的科学,同时,物理实验中包含着丰富的物理思想,它解决问题的途径和方法对我们有很大的启示。
因此,物理实验一直是高考的重要内容,尤以电学实验为重。
其中,“伏安法测电阻”是电学部分的核心实验,本实验涉及电流表的内外接法、滑动变阻器的分压和限流接法、实验器材的选择以及节能等重要的电学实验技能。
以下重点谈谈该实验中电路选择的两个要点及其实验思想在其他实验中的迁移应用。
一、测量电路中电流表内、外接法的选择通常测电阻的电路有两种方法,如下图(rx为待测阻值,r0为待测阻值的真实阻值,rv为电压表的内阻,ra为电流表的内阻)。
甲乙甲图为电流表外接法:其中电压表测的是准确值,电流表测的是通过待测阻值rx和电压表的电流之和,因此,此法测得的电阻值是电压表与待测电阻并联后的电阻,即r测=>r0时,此接法测量误差较小。
乙图为电流表内接法:电流表测量的是准确值,电压表测的值为rx和ra两端的总电压,那么,这种方法测得的是待测电阻与电流表串联后的电阻,即r测=r0+ra>r0。
一般当r0>>ra时,此接法测量误差较小。
实验中,为使测量误差尽可能的小,必须根据实际条件选择恰当的电流表接法。
选电流表择内、外接法有以下三种方法:1.直接选择当待测电阻rx在十几欧以内时,很容易满足rv>>r0,应采用电流表外接法,测量误差小。
当待测电阻rx上百欧时,很容易满足r0>>ra,应采用电流表内接法,测量误差小。
2.计算选择由以上所知,电流表外接法的绝对误差为r0-,电流表内接法的绝对误差为ra,由两种接法的绝对误差相等得r0-=ra,化简得r02=rarv+rar0,舍去极小项rar0,则有r0=rarv,此电阻即临界电阻r临。
那么,当给定rx的范围与rv、ra的阻值时,可计算出,并与rx比较,则如果rx=时,内外接法均可。
如果rx>时,必有rx>rv,应选电流表内接法。
滑动变阻器两种接法的比较和选择-
4、例题
⒈在测定金属电阻率的实验中,金属导线长约0.8米,直径 小于1毫米,电阻在5欧左右。用伏安法测金属导线的电阻R。 试把图中所给的器材连成测量R的合适的电路。图中安培表的 量程为0.6安,内阻接近1欧;伏特表的量程为3伏,内阻为几千 欧;电源的电动势为6伏;变阻器的阻值为0~20欧。在闭合前, 变阻器的滑动触点应处于正确位置。 ⑴由于待测电阻小于 滑动变阻器的全值电 阻,所以变阻器应采 用限流式接法。
电流表(量程5mA)
电流表(量程0.6A) 滑动变阻器(最大阻值1 千欧) 电源(电动势4V)
V
A
电键K ⑴ 所提供的电流表中,应选用 ( 填字母代号) ⑵为了尽量减小误差,要求测多组数据。试在方框中画出符合要 求的实验电路图(其中电源和电键及其连线已画出)
⒋图为伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实 物图。器材规格如下: ⑴待测电阻Rx(约100欧) ⑵直流毫安表(量程0—10 毫安,内阻50欧) ⑶直流电压表(量程0—3 伏,内阻5千欧) ⑷直流电源(输出电压4伏,内 阻可不计) ⑸滑动变阻器(阻值范围0—15 欧,允许最大电流1安) ⑹电键一个,导线若干条
分析: ⑴由于 R x
n 10 102 RA 0.125
、
RV 1.5 104 103 RX n 10
A A
可见,RV与RX相差更大些,应采用安培表外接式。 ⑵由于待测电阻小于滑动变阻器的全 V 值电阻,所以变阻器应采用限流式接 法。 电路图如图所示 RX R
2.4伏安法测电阻内接法和外接法及滑动变阻器的使用
外接法
误差来源 伏特表的分流 测量结果 测量条件 R真>R测 R<<RV
内接法 电流表的分压 R真<R测 R>>RA
伏安法测电阻电路选择
1、直接比较法:当Rx《Rv时,采用外接法 当Rx》Rv时,采用内接法 2、比值法 R R V x 当 时,选用电流表内接法.
RA Rx RV R x 当 时,选用电流表外接法. RA Rx
下列三种情况必须选用分压接法 (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)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值 R,且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)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,只能采用分压接法。 若没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析 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。
(b)
例:如图所示为用伏安法测电阻的部分电路图,因为不知 道待测电阻RX的大概值,所以不能确定线路的接法。为了 减小误差,可在电路接好后将电压表的一个接线端 K分别 与M、N接触,观察电压表和电流表的计数哪一个有明显的 变化。下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中, 正确的是:(B.C ) M N A、若电流表读数有明显的 变化,则K应接在M点; A B、若电流表读数有明显的 变化,则K应接在N点; v C、若电压表读数有明显的 变化,则K应接在M点; D、若电压表读数有明显的 变化,则K应接在N点 .
• 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大 得多,以至在限流电路中,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,此时, 应改用分压电路。 • ⑶若实验中要求电压调节从0开始连续可 调,能够测出多组数据,则必须采用分压 式电路。 • ⑷当电路对限流和分压没有明确要求时, 采用限流接法比分压接法节能
伏安法测电阻规律总结
伏安法测电阻规律总结江西省新干中学 王菊根 邮编:331300粗略测量被测电阻可用万用表的欧姆档进行测量,若要精确地测量被测电阻需要用到伏安法。
伏安法测电阻的原理是R=U I 即测出被测电阻两端的电压U 和通过电阻的电流I 根据公式R=UI 求出被测电阻的阻 值,在测量的过程中,要减小误差提高测量的精确度,需要弄清电流表内接法和外接法误差产生的原因。
一、内外接法的选择依据。
减小误差需进行多次测量,电路中需要连接滑动变阻器。
滑动变阻器有两种连接方法,限流式和分压式。
当被测电阻的阻值比滑动变阻器的最大电阻小几倍时,用限流式接法便于操作,电路能耗较小,电路结构简单应优先考虑。
在以下情况下必须采用分压式①要使被测元件中的电压或电流从零开始连接调节,只有分压接法才满足。
②如果实验所提供的电表量程或元件允许的最大电流很小,若采用限流接法,无论怎样调节,电路中实际电流(或电压)都会超过电表量程或元件允许的最大电流(或电压),必须采用分压式。
③当滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻时,若采用限流式,待测电阻上的电流(或电压)变化很小,不利于多次测量求平均值或用图象处理数据,应选择分压接法。
三、器材、量程的选择。
1、遵循三个原则:①安全可行,如电路中电流测量电路两端的电压不能超过所用器材允许的最大值。
②减小误差,如选择电流表,电压表量程时应考虑尽可能减小测量值的相对误差,使指针偏转角要尽可能的大些,一般应偏转到满刻度的23 左右。
③要便于操作且省电。
如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又要使滑动变阻器调节时能用到大部分电阻丝,且应注意若滑动变阻器选得过大,调节过于迟钝,若过小则过于灵敏,不便于调节。
2、选择仪器的一般步骤是:①根据实验要求设计合理实验电路。
②根据供电电路连接方式选择滑动变阻器。
③根据负载的额定电流或电压选定电源,经估算选择电压表和电流表及所用量程。
四、实例分析例1、欲用伏安法测定一个阻值约为12Ω的电阻,要求测量结果尽量准确。
伏安法测电阻专题讲义
伏安法测电阻专题讲义一、电流表的内外接电路分析及选取原则:1、电流表内接:由于电流表的分压而引起的误差:误差分析:R 测=测测I U =R x +R A >R x 测量值大于真实值 适用条件:适用用测量大电阻(R x >>R A 或V A X R R R 〉) 2、电流表外接:由于电压表的分流而引起的误差: 误差分析:R 测=X VX V X R R R RR R I U 〈+==并测测 测量值小于真实值 适用条件:适用用测量小电阻(R X <<R V 或V A X R R R 〈)3选取原则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R x 较小,宜采用电流表外接法;若R x 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比值法:当V A X R R R 〈时,用电流表外接法;当V A X R R R 〉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、滑动变阻器的电路分析及选取原则: (1)滑动变阻器两种接法的对比:(2)选取原则①滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况: a .要求电压表能从零开始读数;b .当待测电阻R x ≫R(滑动变阻器的最大阻值)时;c .若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻的允许电流。
②当待测电阻R x 与滑动变阻器的最大阻值R 差不多,或R 比R x 稍大时,滑动变阻器接成限流式。
三、测金属的电阻率 1、电阻率的测定原理:(1)把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻,IUR =,电路原理如图所示。
(2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度l ,用螺旋测微器测得金属丝的直径d,算出横截面积42d s π=(3)根据电阻定律s l R ρ=,得金属丝电阻率IlUd 42πρ=2、实验过程:(1).直径测定:用螺旋测微器(或游标卡尺)在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出金属丝的横截面积42d s π=(2).电路连接:按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
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一、伏安法测电阻
1、伏安法测电阻:测电阻的两种电路:电流表的外接法与内接法
2、系统误差分析
误差原因:因为电压表、电流表分别有分压分流的作用,它们本身的内阻会给电路造成影响从而带来误差。
电流表接入电路会分压,电压表接入会分流。
①电流表外接法
1)R 测= 2)误差原因
3)测量值比真实值偏 4)使用外接法的条件:
②电流表内接法
1)R 测= 2)误差原因
3)测量值比真实值偏 4)使用内接法的条件:
总结:
3、电流表内外接法的判别
例1:点触法
①如图测电阻R,当电压表的表头P从A点,接到B点时电压表读数变
化明显,应用____接法
②电流表读数变化明显,应用_____接法
例2:如果电流表的内阻为R A=0.03Ω,R V=2.OKΩ,要测量的电阻R大约为1.5KΩ,采用哪种接法误差更小?如果要测量的电阻R大约是2Ω,采用哪种接法更简单?并画出这两种接法.
练习1:有一个未知电阻R,用下图中(A)和(B)两种电路分别对它进行测量,用A图测量时两表读数为分别为6V,6mA,用图B测量是,两表读数分别为5.9V,10mA,则用图测量电阻的误差较小,测量值,测量值比真实值偏 ,(电流表内阻很小约0.1Ω,电压表内阻很大约3000Ω)练3:先要测定一个额定电压约4V,额定电流约0.5A的小灯泡正常发光时的电阻,电压表应该选择,电流表应选择电路连接时电流表应采用接法。
A、电压表量程是4.5V,内阻约4000Ω
B、电压表量程是10V,内阻约8000Ω
C、电流表量程3A,内阻约0.4Ω
D、电流表量程0.6A,内阻约2Ω
二、滑动变阻器的两种接法比较和选择
知识要点
一、滑动变阻器的两种连接方式
如图所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载R L的电压、电流强度都起控制调节作用,通常把图(a)电路称为限流接法,图(b)电路称为分压接法.
二、两种电路的比较
负载R L上电压调节范围(忽略
电源内阻)
负载R L上电流调节范
围(忽略电源内阻)
相同条件下电路消耗
的总功率
限流接法
R
R
R
L
L
+
E≤U L≤E
R
R
E
L
+
≤I L≤
L
R
E
EI L
分压接法
0≤U L≤E0≤I L≤
L
R
E
E(I L+I ap)
比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较
大
限流电路能耗较小
三、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法
滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑,灵活择取.(1)下列三种情况必须选用分压式接法
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时,必须采用分压接法.
②当用电器的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,
R
甲乙
必须采用分压接法.
③若采用限流接法,即使滑动变阻器的阻值调到最大是待测电阻上的电流(或电压)仍大于电流表(或电压表)的量程,必须采用分压接法.
【例1】如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:
A.待测电阻Rx(约100Ω)
B.直流毫安表(量程0-10mA,内阻50Ω)
C.直流电压表(量程0-3V,内阻5KΩ)
D.直流电源(输出电压4V,内阻不计)
F.滑动变阻器(阻值范围0-15Ω,允许最大电流1A)
根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。
三、实验仪器的选择依据
根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提,一般遵循以下三原则:
⑴安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标。
另
外还要注意测量仪器的量程,电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。
⑵准确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度够用即可,并
不是精度越高越好。
⑶操作性方便原则:实验时需考虑调节方便,便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在二者都能满足实验要求的情况下,还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。
根据以上原则,电学仪器的选择有如下建议:
1.电源的选择:选择直流电源,应根据用电器的需要来确定,一般考虑用电器所需的电压、电路中的电流、电源电动势和允许电流等。
在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下,选择电动势较大的电源(以获得更多的测量数据)。
在相同电动势情况下,通常选择内电阻较小的电源(以获得较稳定的路端电压),测电源内阻除外。
2.电表的选择:在不超过电表量程的条件下,选择量程较小的电表(以便测量时示数能在满刻度的2/3左右)。
3.滑动变阻器的选择:要由电路中所要求或可能出现的电流、电压的范围来选定变阻器,实际流过变阻器的电流不得超过其额定值;如要通过变阻器的电阻改变来读取不同的电流、电压值时,要注意避免变阻器滑片稍有移动电流或电压就会有很大变化的出现,也要避免出现滑片从一头滑到另一头,电流或电压几乎没有变化的情况。
若控制电路确定为限流接法,则滑动变阻器应选用与实验电路中其它电阻的总阻值相差不大的;若控制电路确定为分压接法,则应选用在额定电流允许的条件下阻值较小的滑动变阻器。
例:用伏安法测量某一电阻R
X
的阻值,现有实验器材如下:
A、待测电阻R
X
(阻值大约为5Ω,额定功率为1W)
B、电流表A
1
(0~0.6A,内阻0.2Ω)
C、电流表A
2
(0~3A,内阻0.05Ω)
D、电压表V
1
(0~3V,内阻3KΩ)
E、电压表V
2
(0~15V,内阻15KΩ)
F、滑动变阻器R
(0~50Ω)
G、蓄电池(电动势为6V)
H 、电键、导线
+ -
为了较准确测量R
的阻值,保证器材的安全,以便操作方便,电压表、电流表应选择________,
X
并画出实验电路图。