高中物理伏安法测电阻(高三复习用,较全面)

解：选择的电流表，接入电路后，首先要安全，其次要准确．在最大电流不超 电流表量程的前提下，应尽量地使指针满偏或接近满偏．为了准确地选择该实 验所需的电流表，必须估算电路中可能达到的最大电流强度，估算时应抓住主 要矛盾，忽略次要因素．Imax＝ε/RV 因为忽略了电源内阻，电流表内阻，所以电路中可能达到的最大电流强度 一定小于200μA．如果仅从安全角度看，电流表A1，A2，A3均可，但从安全与 准确相结合的角度看，只能选用电流表A1。
例1.某电压表的内阻在20 kΩ～50 kΩ之间，现 要测量其内阻，实验室提供下列可选用器材： 待测电压表V(量程3 V)， 电流表A１(量程200 μA)， A1 V 电流表A2(量程5 mA)， 电流表A3(量程0.6 Ａ)， 滑动变阻器R(最大阻值1 kΩ)， ε 电源E(电动势4 V)， 电键S. (1)所提供的电流表中，应选用_____(填写字母代号). (2)为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试在图 中画出符合要求的实验电路图(电源和电键及连线已 画出).
RX 1、用伏安法测量一个电阻．器材有： 待测电阻RX(约为15Ω); V 电流表(量程为25mA,内阻５０Ω） 电压表（量程为３Ｖ，内阻５kΩ） 电源（Ｅ＝４Ｖ，r=0) 滑动变阻器Ｒ（最大值１00Ω，允许最大电流１Ａ） 开关１个，导线若干， 根据器材规格和实验要求连接实物图
A
a
b R。
析：⑴ RX<R ， 因此采用限流式接法
A
若
电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的总电 压，电流表的读数 I 表示通过Rx的电流，所以使用该电
Rx R V RA Rx
时，选用电流表内接法。由于该电路中
路所测电阻
R测
U Rx RA I
，比真实值Rx大了RA
②外接法
V Rx A
若 时，选用电流表的外接法，如上图所 示。由于该电路中电压表的读数U表示 Rx 两端电压， 电流表的读数 I 表示通过 Rx 与 RV 并联电路的总电 R R U R 流，所以使用该电路所测电阻 ，比真实 I R R 值 Rx 略小些。
例2、为了测定电流表A1的内阻r1的精确值，实 验室给出了如下器材：
器材名称
电流表 电流表 电压表 定值电阻
器材代号
A1 A2 V
器材规格
量程 300mA，内阻约为 5Ω 量程 600mA，内阻约为 1Ω 量程 15V，内阻约为 3kΩ 5Ω
R0
滑动变阻器
滑动变阻器 电源 导线、开关
R1
R2 E
伏安法测电阻
一、实验原理
根据部分电路欧姆定律 R = U 可知，只要 测出被测电阻两端的电压 U 和流过该电阻的电流 I ，就可求出电阻 R 的大小。
I
二、实验电路
测量电路
控制电路
三、实验器材
伏安法测电阻的电路选择
1．测量电路的选择
(1)电流表和电压表各一个，知道其内阻的大约值
①内接法
Rx
V
2.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25KΩ) 电流表 A1 (量程 100μA，内阻约为 2KΩ) 电流表 A2 (量程 500μA，内阻约为 300Ω) 电压表 V1 (量程 10V，内阻约为 100 kΩ) 电压表 V2 (量程 50V，内阻约为 500 kΩ) 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 kΩ) 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)画出实验电路图并连接实物图。
U0 U 0 12 I max A 0.6 A Rx RA r Rx 20
可见，电流表的量程选0.6安培即可。 ⑷线路连接如下：
V A A
RX
R
2. 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 根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线。
解：
1、确定控制电路和变阻器 因滑动变阻器的全值R0大于被测电阻阻值Rx，故考 虑滑动变阻器的限流接法。（采用限流接法时，通过Rx
的最小电流为0.11A，最大电流为0.45A，符合实验要求）。
2、确定电压表、电流表 被测电阻Rx的额定电压、额定电流分别为2.2V和 0.45A，则电流表选用A1，电压表选用V1。 3、确定测量电路 由于待测电阻Rx的阻值大约是5Ω，而所用电流表的 内阻为0.2Ω，所用电压表内阻为3KΩ，被测电阻为小 电阻，故采用电流表的外接法。
⑷从电路结构上看
限流式电路简单，而分压式电路比限流式要复杂 得多。
两种接法的选择原则
⑴从实验的目的和要求上看
若需要大范围调压或需小电流调节，尤其是要求含0值的电 流、电压调节，那就非分压式接法莫属了。若仅仅是为了电路 的 安全，而对电压、电流的调节又没有特殊要求时，则选择限 流式接法还更简便、更节能一些。
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
⑶由于通过电路的最大电流为：
1、滑动变阻器的接法和选择（控制电路）---简便性 2、电流表和电压表的选择（电表）---安全性和精确性 3、电流表的内外接 （测量电路）---精确性
例2.用伏安法测量某电阻的阻值，现有实验器材 如下： 待测电阻Rx（阻值大约为5Ω，额定功率为1W）； 电流表A1（量程为0～0.6A，内阻为0.2Ω）； 电流表A2（量程为0～3A，内阻为0.05Ω）； 电压表V1（量程为0～3V，内阻为3KΩ）； 电压表V2 （量程为0～15V，内阻为15KΩ）； 滑动变阻器R（0～50Ω）； 蓄电池（电动势为6V），开关、导线。 为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以 及操作方便，电流表、电压表应选择 ， 并画出实验电路图。
作业：
1、 有一个量程为0～0.6～3安培的安培表（0～0.6安培 挡的内阻为0.125欧，0～3安培挡的内阻为0.025欧）， 一个量程为0～15伏的伏特表（内阻为1.5×104欧姆）， 一个滑动变阻器（电阻为0～200欧）， 一个电压为12伏特的蓄电池组， 一个电键和一些导线。 要使用这些器件用伏安法测量一个阻值约为几十欧的线圈 的电阻。 ⑴画出实验 应采用的电路 图。 ⑵在实物图中 画线，把所示 器件连接成电 路。
分析： (1) RX>R ，因此采用分压式接法 R A
V
(2)
R' RA RV 0.3 100 5.5K
RX=25KΩ
∴RX>R’
因此采用安培表内接法
R
A
V
四、选择器材和电路的一般原则
1．安全性原则：实验中要保证电流、电压值既不 超过仪表的量程，又不能超过变阻器、小灯泡、电阻 箱等器材所允许的最大值． 2．精确性原则：在不违反安全性原则的前提下， 尽量使测量结果更精确（减小误差）． 3．简便性原则：在不违反前两个原则的前提下，尽 量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便 ．
0～10Ω ，额定电流为 1A
0～250Ω ，额定电流为 0.3A 电动势为 3V，内阻不计 若干
(1) 要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多 测几 组数据，尽可能减少实验误差。在虚线框内画出 实验电路原理图，并在图中标出所选用器材的代号。
A1 Rx A2 Rx
v2
v1
2．控制电路的选择
控点P分成两个部分，把一个完整的变阻器 看成是由两部分串联组成的，如下图所示。
P A R B
P
A
R
B
两种接法的比较
⑴从调节范围来看 a.电压的调节范围
分压：UL=0→U0 可见：分压式 接法的最大优点是 它的调压（或调流） 范围宽，其次是它 的电压、电流范围 都包含0值且跟R无 关：而限流式接法 不仅调压（或调流） 范围较窄，而且其 电压、电流范围都 不含0值还跟R有关。
本着这三个原则，一般按照如下顺序选择电路和器材： 1、滑动变阻器的接法和选择（控制电路）---简便性、安全性 2、电流表和电压表的选择（电表）---安全性、精确性 3、电流表的内外接 （测量电路）---精确性
例1.有一电阻R,其阻值大约在40Ω至50Ω之间, 需进一步测定其阻值,现有下列器材： 电池组ε,电动势为9V,内阻忽略不计； 电压表Ｖ,量程为0至10Ｖ,内阻20Ω； 电流表A1,量程为0至50ｍＡ,内阻约20Ω； 电流表A2,量程为0至300mＡ,内阻约4Ω； 滑动变阻器R1,阻值范围为0至100Ω,额定电流1A； 滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700Ω,额定电流0.3Ａ; 开关Ｓ及导线若干． 实验中要求多测几组电流、电压值，为使实验正 常进行并减小误差，并要求滑动变阻器便于调节，在 实验中应选电流表 和滑动变阻器 ．
分 ⑴由于待测电阻大于滑动变阻器的全值电阻，所以变阻器应采 析 用分压式接法。 ⑵由于RA与RX相当，而RV＞＞RX，所以，采用安培表外接式。 ⑶若选用限流式接法，则通过回路的最小电流为：
U0 4 I min A 24m A10m A Rx R RA 100 15 50
⑵从方便调节的角度来看
通常对小阻值滑动变阻器或大阻值负载（RL 与R相比较）， 以分压式接法为优；相反对大阻值滑动变阻器或小阻值负载则 以限流式为宜。
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。