講義電阻的測量

2022-10-08 09:21:03 字數 2544 閱讀 7078

龍文教育學科教師輔導講義

教師:______ 學生:______ 時間:_____年_____月____日____段

電阻的測量實驗拓展

電阻的測量是高中物理的乙個重要實驗,也是近幾年各地高考的熱點問題。所測量阻值的電學元件有:金屬、半導體、電流錶、電壓表等,所用的方法歸納如下圖:

一、伏安法測電阻

(1)電流錶外接法

電壓表示數:uv= ur電流表示數:ia=ir+iv

,測量值偏小,適於測量小阻值電阻。

(2)電流錶內接法

電壓表示數:uv= ur+ua 電流表示數:ia=ir

,測量值偏大,適於測量大阻值電阻。

選擇電流錶接法的判斷原則:

①當時,選用電流錶內接法。②當時,選用電流錶外接法。

③當時,選用電流錶內接法和外接法都可以。

(3)在rx大小未知的情況下,可以用試觸法判斷

如果電壓表示數變化很大,那麼電流錶外接(b點)

如果電流表示數變化很大,那麼電流錶內接(a點)

二、歐姆表測電阻(多用電表的歐姆檔)

三、 伏安法測電阻基本情景變式

1. 無電流錶。根據伏安法測電阻的基本原理可知,無電流錶時只要找到能夠等效替代電流錶的其他器材即可,比如:

(1)已知電阻與理想電表併聯替代電流錶(如圖5所示);

(2)用已知內阻的電壓表替代電流錶(如圖6所示);

(3)無電流錶時的半偏法(測量電壓表內阻)(如圖8所示)。

2. 無電壓表。根據伏安法測電阻的基本原理可知,無電壓表時只要找到能夠等效替代電壓表的其他器材即可,比如:

(1)已知電阻與理想電流錶串聯替代電壓表(如圖9所示);

(2)無電壓表時的等效替代法(如圖10所示);

(3)無電壓表時的半偏法(測表頭內阻)(如圖11所示)。

3. 把實驗題當作計算題處理。

(1)根據閉合電路歐姆定律列方程求解待測量;

(2)根據歐姆定律的變式求解電阻。在利用伏安法測電源的電動勢和內阻的實驗中,只要測出外電路的電壓變化量和電流的變化量(外電壓的變化量始終等於內電壓的變化量),就可以求出電源的內阻。

縱向:伏安法及變式

1°電流錶、電壓表各乙隻,可以測量它們的內阻

2°兩隻同種電表,若知道乙隻的內阻,就可以測另乙隻的內阻

3°兩隻同種電表內阻都未知,則需要乙隻電阻箱才能測定電表的內阻

5、比較法

某些問題中,因實驗器材不具備(缺電流錶或電壓表),或因實驗條件限制,或因實驗精度不允許而不能用「伏安法」。這時我們就得依據問題的具體條件和要求重新選擇實驗原理,用「伏安法」的替代形式——「比較法」來設計實驗方案。

例7.從下表中選出適當的實驗器材,設計一電路來測量電流錶a1的內阻r1。要求方法簡捷,有盡可能高的測量精度,並能測得多組資料。

(1)畫出電路圖,標明利用器材的代號。

(2)若選測量資料中的一組來計算r1,則所用的表示式r1式中各符號的意義是

解析:分析題意知道需測量電流錶a1的內阻,按常規思想應用伏安法,將電壓表併聯在待測電流錶兩端,但經分析即使該電流錶滿偏時兩端電壓僅為0.4v,遠小於10v量程。

這恰恰就是本題設計考核學生應變能力的「陷阱」

根據所列儀器的特點,電流錶a2內阻已知,由此可採用兩電流錶併聯,因為兩電流錶兩端電壓相等即可省去電壓的測量,從而減小實驗誤差,由i2r2=i1r1得r1=

此題也可理解為「將已知內阻的電流錶a2當成電壓表使用」。這實際也是伏安法的一種推廣形式。

*測量電表內阻rg的方法:

①替代法(電阻箱)

左圖開關先接1,再接2;右圖開關先接a,再接b。

③半偏法

i.恆流半偏法測電流錶內阻

如圖1中e為電源,其電動勢為,r1為滑動變阻器,r2為電阻箱,a為電流錶,用此電路,經以下步驟可近似測得a的內阻ra:①閉合k1,斷開k2,調節r1,使電流錶讀數等於量程i0;(要注意不要使通過電流錶的電流超過它的滿偏電流值,以免把電表燒壞)②保持r1不變,閉合k2,調節r2,使電流錶讀數等於(半偏),然後讀出r2的值,當r1比r2大很多時接入r2後,干路中電流變化不大,因此可以取rar2。(偏小)

(適合測量電流錶小電阻,要求r1>>ra)

改進方法:幹路串聯乙個電流錶控制ig不變。

ii.恆壓半偏法測電壓表內阻

某同學設計了用如圖2所示的電路測量量程為1v的電壓表的內阻rv(rv在800到900ω之間),實驗方法和步驟是:

①斷開開關s,按圖連好電路

②把滑動變阻器的觸頭p滑到b端

③將電阻箱的阻值調到零

④閉合開關s

⑤調節滑動變阻器r的阻值,使電壓表的示數為1v(滿偏)

⑥調節電阻箱r0的阻值使電壓表示數為0.5v,(半偏)讀出此時電阻箱r0的阻值,此值即為電壓表的內電阻rv的測量值;

⑦最後斷開開關s。

(適合測量電壓表大電阻,要求rv>> r)

改進方法:pb間併聯乙個電壓表控制ug不變。

當rv遠大於 r時,能保正pb兩端的電壓恆定為電壓表的量程1v,調節電阻箱r0的阻值使電壓表示數為0.5v,(半偏)即與之串聯的電阻箱兩端的電壓也是0.5v,串聯分壓,電壓與阻值成正比,讀出此時電阻箱r0的阻值,即有rv= r0。

(偏大)

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