高中物理电阻的测量方法

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V
(4)伏安法测电阻之“限流分压”
①限流电路
RX
负载RX的电压调节范围
E
a Pb r=0 R
可见滑动变阻器的总阻值R越大, 电阻RX两端电压的变化范围越大。变 阻器总阻值R 是Rx 的2--5倍时,限流 接法对电流、电压控制作用显著,这 样既便于调节,用电器两端电压变化范 围又比较大.
RX E~E RX R
伏安法测电阻之发散思维
1.“伏安法”测电压表的电阻 A 电压表(电流表)是一个能读出其 V
. . 2.“安安法” .R IR . . IR R . I I I . . . . . .
电流表的创新使用--测电压.
A1
2 A2

Rx
A2
两端电压(通过其电流)的电阻.
此电路能否测量出电流表的内阻?
RX
内接法
· 误差产生的原因:
U 测 U Rx U A R测= = Rx RA Rx I测 I Rx
电流表分压
若 RX>>
时,采用电流表内接法 RA
V A
RX
外接法
· 误差产生的原因:
U测 U Rx Rx RV R测= = Rx I 测 I Rx IV Rx RV
1.把滑动变阻器R1的电阻调到 最大,把电阻箱R2的阻值调到0 2.先闭合S1 ,调节R1使电流 表指针满偏. 3.再闭合S2,保持电阻R1不变, 调节R2使电流表指针半偏,记 下R2的值,则Rg=R2.
原 理
. . .
S2 R2 S1 并联分流
G
R0
R1
. . .
Rg R2

V
aP
R
. .
S
b
干路中的电流基本不变
Pa间的总电压基本不变
串联分压
RV R0
E 误差 I I g 分析 R1 Rg r
I' R1 E R2 Rg R2 Rg r Ig
满偏时Pa R RPa RV 1 之间电阻 RPa RV 半偏时Pa之间电阻
RPa ( RV R0 ) R2 R1 RPa RV R0
U RV I
没有系统误差
A1
x
A2
2
A2
A1
1
2
1
没有系 统误差
没有系 统误差
条件:已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用. 根据并联分流进行测量
3.“伏伏法”电压表的创新使用--测电流.

V1
v
2
. .
V2
1
U1 RV 1 RV 2 U2
没有系 统误差
.v .
1
Rx
1

V2
U1 Rx RV 2 U2
U I
U R I
内接法? 限流式?
分压式?
为减小误差, 多测几组数据, 求平均值
Baidu Nhomakorabea
V A 滑动 变阻器
(2)电路 V V
RX
A
A
·R ·
X
限流器电路,安培表内接法
限流器电路,安培表外接法
V A
RX
V A
RX
分压器电路,安培表内接法
分压器电路,安培表外接法
(3)伏安法测电阻之“内接外接” V
·
·
A
(1)原理 利用伏安法测电阻,无论电流表内接还是电流 表外接都会对测量造成误差,而利用比较法测电阻 可避免这些误差.实验时先连入某待测电阻,记下 电路中电表的读数,然后把待测电阻换成电阻箱, 调整电阻箱,使电路中电表的读数与原来一样,这 样的电阻箱便是待测电阻的阻值. + V R0 (2)电路 R0 a a S2 S
电压表分流

>> RV
RX 时,采用电流表外接法。
怎样选择“内接法”与“外接法”? ① 比值法 (已给出R的估计阻值)
Rx 结论: 与 RA
RV Rx
哪个比值大Rx就与对应表“近接”
② 试触法 (未给出RX的估计阻值)
将电压表分别接a、b两点
·
RX P
a
A
b
·
如果电流表示数有显著变化,说明电压表的分流作用较强, 不满足RX<<RV,不适应用电流表的外接法.应用电流表的内接 法. 安培表和伏特表示数变化显著(明显)的标志是它们的 示数的变化量(绝对误差)占原来值的百分比大.(相对误 差) 两次接触,那个表示数变化明显 , Rx就与那个表“近接”
因此欧姆档的不同倍率内阻不同.
四.欧姆档的测量步骤
1.机械调零.检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线,若不指零, 可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处. 2.选择合适挡:由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆,而用欧姆档测电 阻时指针指到中央附近读数比较准确,因此所选倍率比待测电阻的估计 值小一个数量级. 3.欧姆调零:将红、黑表笔短接,调整调零电阻旋钮使指针指在欧 姆表零刻度线位置,若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零,应更 换表内电池。 4.测量读数:将表笔搭接在待测电阻两端,如果指针在中央附近,表 针示数乘以倍率,即为待测电阻的阻值。如果指针靠近左右两端,可根 据“大量程大角度偏,小量程小角度偏”规律选择合适倍率重新调零, 按步骤3、4进行. 5.多用电表用完后,将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡, 拔出表笔。
2.电路
3.步骤
R1
. . .
S2 R2 S1
G
1.先闭合S1 ,调节R1使电流表指针 满偏. 2.再闭合S2,保持电阻R1不变,调节 R2使电流表指针半偏,记下R2的值. 3.若R1>100R2 ,有Rg=R2
. . .
4.误差分析
在用半偏法测电流表的内阻的实验中,当闭合开 关S2时,调节R2使电流表半偏,即通过电流表的电流 为Ig/2,此时干路总电流因回路中总电阻变小而变大, 即比Ig稍大,这样通过R2的电流将大于Ig/2,因此电流 表内阻的测量值小于真实值.
三.欧姆档的测量原理
根据闭合回路的欧姆定律测量
E I f ( Rx ) Rx ( R Rg r )
R、Rg和r均为定值电阻
电流I与待测电阻Rx之间存在着一一对应的函数关系,因此 可以通过电流的测量达到测量电阻的目的.在刻度盘直接 标出与电流I对应的电阻Rx值,可以从刻度盘上直接读出被 测量电阻的阻值.由于I和Rx是非线性关系,所以刻度不均 匀,由于是减函数,所以刻度方向与电流档相反.
半偏法测电压表的内阻
R0
. . .
S2 R2
S1
G
R1
. . .

V
aP
R
. .
S
b
实验条件 实验步骤
R1 Rg
R RV
1.把滑动变阻器的触头P滑到a 端.把电阻箱R0的阻值调到0 2.闭合开关S,调节R使电压 表指针满偏. 3.保持滑动变阻器触头位置 不变,调节R0使电压表指针 半偏,记下R0的值,则RV=R0.
存在系 统误差
能否消除? 条件:已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用. Rx R0 V2
. .

.v .
. . .
U2 RV 2 R0 U1 U 2
没有系 统误差
.v .
U1 U 2 Rx RV 2 U2
没有系 统误差
. .
【备考提示】在很多情况下,电压表和电流表(已知内阻)的功用可以互换。 有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电 根据串联分压进行测量 路欧姆定律的变形运用。在处理时,一定要明确原理,灵活运用。
比较法测电压表电阻
v v
RX
甲、

甲图中的电压表的电压U1、 乙图中的电压表的电压U2
U 2 U1 U 2 RV Rx
U1 U 2 Rx RV U2
4.多用电表测内阻 一.表面结构
1.表盘 分清三条刻度线所 测量的物理量
最上面的刻度线右端标有 “0”,从右向左,刻度线依 次变密,是用来测电阻的; 中间的刻度线共50个小格, 分布均匀,是用于测电流 和直流电压的; 最下面的一条刻度线分布不 均匀(开始阶段较密集), 是用来测交流电压的.
大量程大角度偏 小量程小角度偏
换档重新调零 测量完毕旋离
示数不用估读 示数要乘倍率
半偏法测电流表的电阻
1.原理
半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联 电路的电流分配关系,因电流表可以读出自身的电 流,故在其电流减半时,必有另一支路分掉另一半 的电流,在总电流近似不变的条件下,该支路的电 阻(电阻箱读出)等于电流表的电阻.
②分压电路
RX
负载RX的电压调节范围0---E
a E R
P b
r= 0
滑动变阻器的总阻值R越小,越 便于调节用电器两端电压. 一般选 用滑动变阻器的全电阻小于用电器 的电阻, 在0.1—0.5倍之间为好。
在合上开关以前,一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置 置于a端.以使负载上的电压和电流最小.(均为零)
二.测量电路
. . . . .
R1 R2 1 10mA 2 1mA
G
. .
电流档电路 G
R2
R1
. . . . ..
R R
3 4 ×1 ×10
G
R2
R1
..
R3 R4 5 2.5V
..
6 10V
欧姆档电路
电压档电路
1.使用电流档和电压档时,都不用内电源,必须要 有外电源;使用欧姆档时,只能使用内电源,不能 再有外电源.
欧姆表的刻度
1.机械调零.当两表笔间不接电阻时(即不接触), 指针不偏,电阻无限大,刻度无限大
2.欧姆调零.当两表笔接触时,Rx=0,此时电流调 到满偏值,对应电阻值为零,刻度0
E E Ig ( R Rg r ) R
3.中值电阻等于欧姆档的内阻. Ig E 2 Rx R
2.不管使用电流档、电压档还是欧姆档时,电流都 从多用电表的红表笔流入多用电表,从黑表笔流出 多用电表标.以保证电流表能从左向右偏转.注意: 使用欧姆档时,红表笔接内部电源的负极,黑表笔 接内部电源的正极. 3.多用电表的欧姆档刻度不均匀,只有中央部分便 于观察,所以使用欧姆档,要尽量使指针偏转到中 央附近;而电流档和电压档则是越接近满偏时误差 越小,所以使用电流档和电压档,要尽量使指针的 偏转角度大一些.
2
3.替代法测量电阻
· · ·· · · + · · · A · 用电阻箱和电流表测量 用电阻箱和电压表测量
RX
b
RX
P
b
S1
S1
4.比较法测量电阻
串联电路和并联电路的重要性质;串联分 压和电阻成正比,并联分流与电阻成反比。待 测电阻与已知定值电阻串联,通过比较它们的 电压来确定待测电阻,待测电阻与已知定值电 阻并联,通过比较它们的电流来确定待测电阻,
要求测量结果尽量准确,需要多测几组数据;要求待测电 阻两端电压变化范围较大;或要求从零开始连读可调,应选分 压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多, 为了能使待测电阻两端电压有较大变化,应选分压电路。如果 采用限流电路时,电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定 电流或电流表的量程,应选分压电路
在合上开关以前,一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大. 如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调, 也没有要求多测几组数据,而且滑动变阻器的阻值比待测电阻 的阻值大,并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待 测电阻正常工作,这时应从节省电能( )和电路简单 P源=EI 考虑,选用限流电路。
串联 分压
并联分流
R2 Rg
U 'Pa U Pa R0 RV
5.半偏法测电压表的内阻
R0

V
aP
R
. .
S
b
R测>R真
1.把电阻箱R0的阻值调到0,把滑动 变阻器的触头P滑到a端. 2.闭合开关S,调节R使电压表指针 满偏. 3.保持滑动变阻器触头位置不变,调 节R0使电压表指针半偏,记下R0的值. 4.若R<<RV ,有Rg=R0
半偏法测电流表的内阻 电路
2. 电表内阻的测量方法----——无可奈何
(1)伏安法
(2)半偏法
(3)替代法
(4)比较法
(5)闭合电路欧姆定律计算法 (不计电源内阻)
【原理归纳】以上各种方法的最终原理就是:部分电路欧姆 定律和闭合电路欧姆定律。在运用时对于各物理量的测量要 灵活。
(1)原理
1.
R
伏安法测电阻
“同一性”
用电压表测电压 用电流表测电流 V A 外接法?
专题一、 电阻的测量
1. 定值电阻的测量方法
(1)“伏安法”测电阻--——常规且重要
(2)“伏安法”测电阻拓展------发展方向 (3)“替代法”测电阻--——等效替换
(4)“比较法”测电阻--——原理串联分压并联分流 (5)多用电表测电阻--——快捷但粗糙
(6)“电桥法”测电阻--——准确但繁琐 (7)闭合电路欧姆定律计算法 (不计电源内阻)
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