实验-电阻的测量

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电阻的测量方法
学习目标: 认识并理解电路 掌握电阻测量方法 会选取实验器材 会设计电路及分析误差
重点、难点: 测量原理 器材的选取 电路的设计
对基本电路的理解
• 看下面电路图,你能说出各部分的功能吗?
• 一、供电电路
供电电路又称控制电路,常用的有两种连 接方 式——限流式和分压式.两种电路的比较 如下表:
属导线的电阻Rx约为5 Ω.实验室备有下列实验器材:
A.电压表 (量程为3V,内阻约为15kΩ) B.电压表 (量程为15V,内阻约为75kΩ) C.电流表 (量程为3A,内阻约为0.2Ω)
D.电流表 (量程为600mA,内阻约为1Ω) E.变阻器R1(0~100 Ω,0.6 A) F.变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A) G.电池E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω)
②将S2与R1相接,保持R2不变,调节R1的阻值, 使电流表的指针指在原位置上,记下R1的值, 则Rx=R1
测电阻练习2参考答案
1.
r1
I 2r2 I1
式中I1、I2为两电流表的示数,r1、
r2为两电流表的内阻。
2.
3. ⑴V2 R1 ; ⑵实验原理图所示;
⑶需要测量V1和V2的读数U1和U2;
AA1 V
R
ES
比较法测电阻
• 并联电路中,电流与电阻成反比,通过比 较电流即可比较电阻——电流比较法
• 串联电路中,电压与电阻成正比,通过比 较电压即可比较电阻——电压比较法
一.电流比较法
1.观察电路图有什么特点?
2.测量原理:
将待测电阻与一已知电阻并联时, I1 RX I R x r1
此时需要两个电流表,其中A1内阻必须已知
导线由的于直R径V为>>0.R6x35,m应m,采两用电电表流的示表数外分接别法如图所示,则电阻值为
_______,电阻率为________.
U=2.16V, I=0.44A R=4.9Ω
R d / 22 2.59 106 • m
l
【例3】.某电压表的内阻在20千欧~50千欧之间,现要 测量其内阻,实验室提供下列可选用的器材:
RX 与 RV 的大小
RA
RX
RX RA
> RV RX
RX < RV
RA
RX
电流表内接法 电流表外接法
②实验试探法
按右图接好电路,
让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下, 如果电压表的示数变化较大,则采用电流表 外 接法;(为什么?)
如果电流表的示数变化较大,则采用电流表内 接法。(为什么?)
• 限流电路、分压电路的选择原则 ① 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大
得多,应采用分压电路.
② 若实验中要求电压从零开始连续调接,或 研究伏安特性,则必须采用分压式电路.
③ 两种电路均可使用的情况下,应优先采用 限流式接法.
二、 测量电路
• 伏安法测电阻: • 比较法测电阻: • 替代法测电阻:
待测电压表V(量程3V)
电流表A1(量程200μA ) 电流表A2(量程5mA)
电流表A3(量程0.6A)
滑动变阻器R(最大阻值1KΩ)
电源E(电动势4V) 电键S。
ES
(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)。
H.开关S,导线若干
(1)为提高实验精确度,减小实验误差,应选用的实验器材有
__A__D__E_G__H_______.
选变电阻流压器表:为ImE便==于33/调5V=节,0.,6故A变电,阻压故器表电选流R表1 选
(2)为减小实验误差,应选用图中_b_(填“a”或“b”)
(3)若用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得

RV=
U1 U2
r2
4.(1)0.635mm
(2)如图
测电压表V1的内阻RV,量程2V,内阻约2KΩ 电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;
①有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合 适的测量电路中,测出V1 的电压和电流,再计算出RV。 该方案实际上不可行,其最主要的原因是
分析:若采用伏安法,选用电流表A与V1串联
(如图a),
A V1
图a
3.测量结果表达式:
设两电流表的读数分别为I1、I2,则
RX
I1 I2
I1
r1
其中r1 为A1内阻
二.电压比较法
1.观察电路特点
2.测量原理
将待测电阻与一已知电阻串联时, U1 r1 其中电压表V1的内阻r1必须已知。 U R RX
3.测量结果表达式:
• •
设两电压表读数分别为U1、U2 则 RX 其中r1为电压表V1的内阻
误差原因 测量结果 适用条件
V
V
A RX
A RX
R
U I
电流表分压 U测=Ux+UA
偏大
R
U I
电压表分流 I测=Ix+IV
偏小
RA≪Rx(大电阻) RV≫Rx (小电阻)
2.两种电路的选择方法
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Rx较大,用电流表内接法; 若Rx较小,用电流表外接法.即比较
【例1】用伏安法测定一电阻器Rx的阻值(约为5Ω) 提供的器材有:
• 电压表V:量程3V,内阻约15kΩ;
• 电流表A1:量程3A,内阻约0.2Ω; • 电流表A2:量程300mA,内阻约1Ω; • 变阻器R1:1~1000Ω,额定电流0.3A; • 变阻器R2:1~50Ω,额定电流1A; • 电池组E,电动势3V,内阻0.3Ω;
审题:采用什么方法?电 流表如何选取?测量电路怎 样设计?控制电路采用哪种
电2流00表μAA1)(量程 电5m流A表)A2(量程
方式?
选电表:选取一只电流表与待测 电压表组成伏安法,如图a,
电0.流6A表)A3(量程
AA1 V 图a
(1)所提供的电流 表中,应选用 ___ (填写字母代号)。
当电压表达满量程3V时,电流 的最大值为
定值电阻R2,阻值为3KΩ;
滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;
电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;
开关S一个,导线若干。
• ①有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合
适的测量电路中,测出V1 的电压和电流,再计算出RV。
该方案实际上不可行,其最主要的原因是

• ③由上问写出V1内阻RV的表达方式,说明式中各测量 量的物理意义。
测量原理:
电阻箱R替代待测电阻RX,使之达到同样效果 (电流或电压相同),则RX=R
操作方法:
• 单刀双掷开关S接RX,记录电表读数; • 然后将S接R调节R的阻值,使电表读数不变,
读出R的大小即为RX的阻值。
【例3】在某校开展的科技活动中,为了要测 出一个未知电阻的阻值Rx,现有如下器材:
• 读数不准的电流表A
分析:测电表内阻是伏安法的推 广,待测电表 既是一个电阻,又是 一个电表,能够显示电 压(或电 流)一表三用。 测电压表内阻时,另需一只电流表即可实现 伏安法(怎样连接?画出草图);
测电流表内阻时,另需一只电压表即可实 现伏安法(怎样连 接?画出草图)。
例3.电压表V (3V) 内阻在20千欧~50 千欧之间
Imax≈3/20×10-3=150(A),应 选电流表 A1
例3.电压表V (3V) 内阻在20千欧~ 50千欧之间,
滑动变阻器R(最大 阻值1KΩ)
电源E(4V)
供电电路:
滑动变阻器最大阻值1kΩ,电 压表内阻几十千欧,供电电 路应采用 分压式接法。
所以正确电路如图b所示。
(2)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)。
U1 U2 U1
R2
V1的内阻约2KΩ R2阻值为3KΩ 滑动变阻器 R3,最大阻值100Ω,额定电流 1.5A
分析供电电路:
V2
V1
R2
R3 ES
连实物图:
替代法测电阻
• 电路如图所示,
RX
A S R
RX
S R
V
观察电路的特点: RX为待测电阻, 电阻箱R作用是什么? 为什么用单刀双掷开关? 电流表A、电压表V什么作用?
• 审题:
目的 ——测电阻, 方法 ——伏安法
要求 ——电压调节从0开始且变阻器便于调节
• 选电表:
伏安法测电阻,3V电压表必用;
估算通过电阻的电流最大值:选A2
• 设计电路:
比较电流表RRVX外>接>法RR。XA
控制电路应采用分压式,变阻器选用R2
V A2
RX
R2 ES
【例2】.在“测定金属的电阻率”的实验中,待测金
• 开关K,导线若干。
为包了括较0在精内确的测电定压该和电电阻流器数(R据x)的,阻为值了,实要验求能测正出常一进组行, 并尽量减小测量误差,而且要求滑动变阻器便于调节, 则电流表应选用_________(填代号,下同),变阻器 应选用__________。画出实验电路图。
Rx(约为5Ω)电压表V:3V,约15kΩ;电流表A1:3A,约 0.2Ω;电流表A2:300mA,约1Ω;变阻器R1:1~1000Ω;变 阻器R2:1~50Ω;E=3V
标出所选元件的相应字母代号:
但确是定给方我法们:提考供虑了选一取个电思压路表,V可2,就以要用采一用个定比值较电阻法与V1
串基联本比接较法电如压图,bV, 2内阻未知可以测总电压(如图c),
通过比较V1、V2的电V2压来比较电阻 V2

U1 RVV1 U2 R2
R
V1
图c
V1
图b
R2
V2
设V可1、是V22读的数内分阻别未为知U,1、不U可2行则。 RV
流过电压表的电流最大约1mA, 电流表A不能 准确测量;
测电压表V1的内阻RV,量程2V,内阻 约2KΩ 电压表V2,量程5V,内阻约5KΩ; 定值电阻R1,阻值30Ω 定值电阻R2,阻值为3KΩ
②请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内 阻RV的实验电路。要求测量尽量准确,实验必须在同一电路中, 且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图并
比较内容
限流式
分压式
电路结构
a bP ES
控制原理 通过调节滑动变阻器阻值
改变电流,控制负载电压
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P
a
b
ES
通过调节滑动变阻器改 变串联电路分压比,控 制负载电压
负载电压 调节范围
Rx Rx R0
E
E
(不计电源内阻)
0E
电路优点 电路连接简单,能耗较小 电压调节范围较大
RX表示负载电阻,E表示路端电压,R0表示滑动变阻器的总阻值 思考:闭合前滑动头P应置于何处?向哪一侧滑动会使输出电压增大?
• 定值电阻R0 • 电阻箱R1 • 滑动变阻器R2 • 单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2 • 电源和导线。
⑴画出实验电路图,并在图上标出你所选用器 材的代码。
⑵写出主要的实验操作步骤。
分析:⑴测量方法: 替代法
替代物用电阻箱R1,控制电路用R2
电路如右图所示。
A
RX
S2
R1 R2
E
S1
⑵①将S2与Rx相接,记下电流表指针所指位置。
U2 U1 U1
r1
以上两种电路都要保证两表指针偏转角尽
可能都大,即两表量程相匹配。
【例1】用以下器材测量一待测电阻的阻值,器材如下:
• 电流表A1:(量程250mA,内阻r1为5Ω) • 电流表A2:(量程300mA,内阻r2约为5Ω) • 待测电阻Rx:(阻值约为50Ω) • 滑动变阻器R:(最大阻值10Ω)
• 电源E:(电动势约10V,内阻约为1Ω)
• 开关S,导线若干
(1)要求方法简单,并能测多组数据,画出实验电路 原理图,并标明器材代号。
(2)实验中所要直接测量的物理量是
,用测得
的量表示待测电阻Rx的阻值计算公式为Rx

测电阻,
电流表A1(量程 250mA,内阻r1为 5Ω) 电流表A2(量程 300mA,内阻r2约 为5Ω) 待测电阻Rx(阻值 约为50Ω) 滑动变阻器R:(最 大阻值10Ω) 电源E:(约10V)
注意: ①测量电路决定了测量原理; ②测量结果表达式只与测量电路有关.
❖三、校对电路
电表改装后要与标准电表进行比较,
称为校对
V′
A
A′
V
G A
R
G R
V
• 四、保护电路 为了保证实验器材的的安全,有
时需要采用保护电路(保护电阻)
R
伏安法测电阻
1.两种接法比较
比较内容 电流表内接法
电流表外接法
电路图 原理
• 审题:电流比较法
画出测量电路图:
A1
测量结果表达式:
RX
A2
RX
I1 I2 I1
r1
问题:
R ES
A1、A2、RX中的最大电流各多大? 画出供电电路:
【为例22V】,(内天阻津约卷2)KΩ要。测实量验电室压提表供V1的的器内材阻有R:V,其量程
电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;
电压表V2,量程5V,内阻约5KΩ; 定值电阻R1,阻值30Ω;
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