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1、第第3 3课时课时 专题专题 电阻的测量方法电阻的测量方法(1)读读数时应使视线垂直刻度盘表面数时应使视线垂直刻度盘表面(2)估读问题估读问题最小分度为最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在最小分度的下一位，在下一位按十分的仪器，测量误差出现在最小分度的下一位，在下一位按十分之一估读之一估读 最小分度为最小分度为“2”、“5”的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在同一的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估读位按二分之一、五分之一估读2读数方法读数方法(1)一般情况下，电路中的电表没有特别说明或明显暗示，都可视为理想电一般情况下，电路中的电表没有特别说明或明显
2、暗示，都可视为理想电表，对电路无影响表，对电路无影响(2)电表不可看作理想电表电表不可看作理想电表在某种场合下，要考虑到电表内阻对原电路的影响，可把电流表和电压表分别在某种场合下，要考虑到电表内阻对原电路的影响，可把电流表和电压表分别看作能显示出电流值和电压值的电阻看作能显示出电流值和电压值的电阻如图如图1031甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“ “” ”和和“ “0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是两接线柱时，能测量的最大电流是_A，对应刻度盘上每一小格，对应刻度盘上每一小格代表代表_A，图中表针示数为，图中表针示数为_A；当使用
3、电流表的；当使用电流表的“ “” ”和和“ “3”两接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表两接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为，图中表针示数为_A.如图如图1031乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过程时，测量电压最大值不得超过_V，每小格表示，每小格表示_V，图中，图中指针示数指针示数_V；若使用的是较大量程时，则表盘刻度每小格表示；若使用的是较大量程时，则表盘刻度每小格表示_V，图中指针示数，图中指针示数_V.答案：答案：0.60.020.340.11.703.00.12.200
4、.511.0二、伏安法测电阻二、伏安法测电阻1两种测量电阻的电路两种测量电阻的电路内接法内接法外接法外接法电路图电路图误差原因误差原因电流表分压电流表分压U测测UxUA电压表分流电压表分流I测测IxIV电阻测量值电阻测量值R测测 RxRARx测量值大于真实值测量值大于真实值R测测 RxRx测量值小于真实值测量值小于真实值适用条件适用条件RARxRVRx2.两种控制电路两种控制电路 接接法法项目项目 限流式限流式分压式分压式电路组成电路组成电压调节范围电压调节范围UxE(不计电源内阻不计电源内阻)0UxE(不计电源内阻不计电源内阻)电流调节范围电流调节范围闭合开关前闭合开关前触头应处位置触头应处
5、位置b端端a端端相同条件下相同条件下电路消耗的电路消耗的总功率总功率EIxE(IxIaP)由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围较大，由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围较大，限流式接法较节能限流式接法较节能3两种接法的选择两种接法的选择(1)限限流式接法适用于测阻值小的电阻，相对滑动变阻器总电阻而言，但又不是流式接法适用于测阻值小的电阻，相对滑动变阻器总电阻而言，但又不是相差很大这样移动滑动触头调节范围大且方便相差很大这样移动滑动触头调节范围大且方便(2)分压式接法适合测量大阻值电阻分压式接法适合测量大阻值电阻(与滑动变阻器的总电阻相比与滑动
6、变阻器的总电阻相比)，因为，因为Rx越大，越大，分压式中分压式中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化明显，便于调节几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化明显，便于调节通常情况下通常情况下(满足安全条件满足安全条件)，由于限流电路连接简单，耗能较小，一般优先考虑，由于限流电路连接简单，耗能较小，一般优先考虑用限流接法用限流接法4两种接法的适用条件两种接法的适用条件(1)当测量当测量100 左右的电阻时，宜采用左右的电阻时，宜采用_电路电路(2)现采用图现采用图1032乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为别为10V、0.5 A，则此电阻
7、的测量值为，则此电阻的测量值为_，真实值为，真实值为_.解析：解析：(1) 与与RxRV和和RxRA两个条件相两个条件相比，显然待测电阻更符合比，显然待测电阻更符合RxRA这说明因电流表的分压造成的误差要比因电压这说明因电流表的分压造成的误差要比因电压表的分流造成的误差小，所以选甲图表的分流造成的误差小，所以选甲图(2)R测测 20 电压表中的电流电压表中的电流IV 0.002 ARx中电流中电流IRI测测IV(0.50.002)A0.498 A所以所以R真真 20.08 .答案：答案：(1)甲甲(2)2020.083用用伏安法测金属电阻伏安法测金属电阻Rx(约为约为5 )的值，已知电流表内阻
8、为的值，已知电流表内阻为1 ，量程为，量程为0.6 A，电压表内阻为几千欧，量程为电压表内阻为几千欧，量程为3 V，电源电动势为，电源电动势为9 V，滑动变阻器的阻值为，滑动变阻器的阻值为06 ，额定电流为，额定电流为5 A，试画出测量，试画出测量Rx的原理图的原理图解析：解析：待测金属电阻待测金属电阻Rx 应采用电流表外接法应采用电流表外接法如果采用变阻器限流接法，负载如果采用变阻器限流接法，负载Rx的电压的电压Umin Umax9 V.调节范围调节范围 V，显然所提供的电压表量程不够，应采用分压接法，实际电，显然所提供的电压表量程不够，应采用分压接法，实际电路应如右图所示路应如右图所示答案
9、：答案：见解析图见解析图待测电阻待测电阻Rx(约约100 )直流毫安表直流毫安表(量程量程010 mA，内阻，内阻50 )直流电压表直流电压表(量程量程03 V，内阻，内阻5 k)直流电源直流电源(输出电压输出电压4 V，允许最大电流，允许最大电流1 A)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围0100 ，允许最大电流，允许最大电流1 A)电键、导线若干电键、导线若干根据器材的规格和实验要求，画出正确电路图根据器材的规格和实验要求，画出正确电路图 【例【例1】 为为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验，备有器材规格如下：用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验，备有器材规格如下：解析：解析：(1)测量电
10、路的选择测量电路的选择用伏安法测电阻，首先要判明电流表应该内接还是外接，由题目所给器材规格来用伏安法测电阻，首先要判明电流表应该内接还是外接，由题目所给器材规格来看，显然不是满足看，显然不是满足RARx条件，而是满足条件，而是满足RVRx条件，所以应采用外接法条件，所以应采用外接法(2)控制电路的选择控制电路的选择滑动变阻器若使用如右图电路，当滑动触头滑动变阻器若使用如右图电路，当滑动触头P处于最左端，滑动变阻器为最大值处于最左端，滑动变阻器为最大值时，由题设条件估算流过电流表的最小电流时，由题设条件估算流过电流表的最小电流Imin A16 mA 超过电流表的量程因此变阻器应分压连接超过电流表
11、的量程因此变阻器应分压连接正确的连接图如图所示：画图的关键是：毫安表需外接，变阻器接成分压正确的连接图如图所示：画图的关键是：毫安表需外接，变阻器接成分压电路，实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压为零的位置电路，实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压为零的位置 (1)阻阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若若Rx较小，宜采用电流表外接法；若较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法较大，宜采用电流表内接法(2)临界值计算法：临界值计算法： Rx 时，用电流表内接法时，用电流表内接法 图
12、图10331伏安法测电阻的电路选择伏安法测电阻的电路选择(1)要要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节(2)如果实验所提供的电表量程或电阻元件允许的最大电流很小，采用限流接法时，如果实验所提供的电表量程或电阻元件允许的最大电流很小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中的实际电流无论怎样调节，电路中的实际电流(电压电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流大电流(电压电压)，为了保护电表或电阻元件，必须采用分压接法，为了保护电表或电阻元件，必须采用分压接法(3)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，采用限流接法
13、时，即使变阻器若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，采用限流接法时，即使变阻器的滑动片从一端滑至另一端，待测电阻上的电流的滑动片从一端滑至另一端，待测电阻上的电流(电压电压)变化范围不够大，不利于变化范围不够大，不利于多次测量求平均值或用图象法处理数据，因此要采用分压接法多次测量求平均值或用图象法处理数据，因此要采用分压接法 2在下列情况下必须采用分压接法在下列情况下必须采用分压接法解析：解析：本题提供了一个读数不准的电流表，所以无法直接读出读数，因此本题提供了一个读数不准的电流表，所以无法直接读出读数，因此 可利用电阻箱等效替代的方法来测量未知电阻可利用电阻箱等效替代的方法来测量未知电阻
14、(1)根据实验所给器材，设计实验电路如右图所示根据实验所给器材，设计实验电路如右图所示 (2)主要步骤：主要步骤：闭合闭合S1，将，将S2与与Rx接通，记下电流表指针所指位置；接通，记下电流表指针所指位置；将将 S2与与R1接通，调节接通，调节R1的阻值，使电流表指针指在原来的位置，记下的阻值，使电流表指针指在原来的位置，记下R1的的 值；值；则则RxR1. 提提供下列可供选用的器材：待测电压表供下列可供选用的器材：待测电压表V(量程量程3 V)、电流表、电流表A1(量程量程200 A)、电流表、电流表A2(量程量程5 mA)、电流表、电流表A3(量程量程0.6 A)、滑动变阻器、滑动变阻器R
15、(最大值最大值1 k)、电源、电源E(电动势电动势4 V)，开关，开关S.(1)所提供的电流表中，应选用所提供的电流表中，应选用_(2)为了减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图为了减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图【例【例3】 某某电压表的内阻在电压表的内阻在20 k50 k之间，现要测量其内阻，实验室之间，现要测量其内阻，实验室解析：解析：(1)电压表的读数即为其内阻上的电压电压表的读数即为其内阻上的电压U，若将它与电流表串联，测出流，若将它与电流表串联，测出流过它过它(即流过其内阻即流过其内阻)的电流的电流I，即可转化为由，即可转化为由“伏安法伏安法”测出其内
16、阻测出其内阻RVU/I.取取电压表内阻的最小可能值电压表内阻的最小可能值20 k，并结合电压表的量程，并结合电压表的量程3 V，可求得流过电流表，可求得流过电流表的最大电流的最大电流Im3/(20103) A1.5104 A0.15 mA150 A.为使与电压表串为使与电压表串联的电流表能大角度偏转联的电流表能大角度偏转(这样读数误差小这样读数误差小)，而其又不被损坏，故选，而其又不被损坏，故选A1.根据电根据电流表、电压表示数，可求得电压表内阻流表、电压表示数，可求得电压表内阻RV (2)实验要求测多组数据，因此实验电路中滑动变阻器实验要求测多组数据，因此实验电路中滑动变阻器应接成分压式，电
17、路图如右图所示应接成分压式，电路图如右图所示 对测电流表或电压表内阻的问题，设计电路时，一定要注意到其自身量程对设对测电流表或电压表内阻的问题，设计电路时，一定要注意到其自身量程对设计电路的限制，二是要充分利用电流表能计电路的限制，二是要充分利用电流表能“自报电流自报电流”或电压表能或电压表能“自报电自报电压压”的功能的功能可选用的器材有：电阻箱可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为，最大阻值为99 999.9 ；滑动变阻器甲，最大阻值为滑动变阻器甲，最大阻值为10 k；滑动变阻器乙，；滑动变阻器乙，最大阻值为最大阻值为2 k；电源；电源E1，电动势约为，电动势约为2 V， 内阻不计；内阻不计
18、；电源电源E2，电动势约为，电动势约为6 V，内阻不计；开关，内阻不计；开关2个，导线若干个，导线若干采用的测量电路图如图采用的测量电路图如图1034所示，实验步骤如下：所示，实验步骤如下：a.断开断开S1和和S2，将，将R调到调到最大；最大；b.合上合上S1，调节，调节R使满偏；使满偏；c.合上合上S2，调节，调节R1使半偏，此时可以认为的内阻使半偏，此时可以认为的内阻RgR1.试问：试问：【例【例4】 有有一电流表，量程为一电流表，量程为1 mA，内阻，内阻rg约为约为100 .要求测量其内阻要求测量其内阻(1)在上述可供选择的器材中，可变电阻在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择应
19、该选择_；为了使测量尽；为了使测量尽量精确，可变电阻量精确，可变电阻R应该选择应该选择_，电源，电源E应该选择应该选择_(2)认为内阻认为内阻rgR1，此结果与，此结果与rg的真实值相比的真实值相比_(填填“偏大偏大”、“偏偏小小”或或“相等相等”)解析：解析：(1)此为半偏法测电流表内阻，此为半偏法测电流表内阻，R1只能选用电阻箱只能选用电阻箱R0，以方便读数；闭，以方便读数；闭合合S2后，电路中总电阻发生变化，要减小实验误差，后，电路中总电阻发生变化，要减小实验误差，R应选滑动变阻器甲，应选滑动变阻器甲，电源应选电源应选E2.(2)闭合闭合S2后，回路总电阻变小，总电流变大，当电流表示数为
20、原电流一半时，后，回路总电阻变小，总电流变大，当电流表示数为原电流一半时，通过通过R1的电流比通过电流表的电流大，由并联电路的特点可知的电流比通过电流表的电流大，由并联电路的特点可知R1rg，所以偏小所以偏小 如何用如何用“半偏法半偏法”测电压表的内阻？测电压表的内阻？答案：答案：如图所示，如图所示，(1)先使电阻箱示数为零，闭合先使电阻箱示数为零，闭合S，调节变阻器，调节变阻器R1，使电压，使电压 表表V读数满偏只调节电阻箱读数满偏只调节电阻箱R2，使电压表，使电压表V读数半偏，读出电阻箱示数读数半偏，读出电阻箱示数R2. (2)测量值：测量值：RgR2，RVR2. (设电阻率为设电阻率为5
21、105 m)，某同学用伏安法测该金属丝的电阻，电源，某同学用伏安法测该金属丝的电阻，电源用电动势为用电动势为4.5 V的直流电源，另有下列器材：的直流电源，另有下列器材：A量程为量程为0 A0.6 A、内阻约为、内阻约为1 的电流表一只的电流表一只B量程为量程为0 A1 A、内阻约为、内阻约为10 的电流表一只的电流表一只C量程为量程为0 V6 V、内阻约为、内阻约为4 k的电压表一只的电压表一只D量程为量程为0 V10 V、内阻约为、内阻约为50 k的电压表一只的电压表一只【例【例5】 现现有一根横截面为正方形有一根横截面为正方形(边长约为边长约为1 mm)、长约为、长约为20 cm的柱状金
22、属丝的柱状金属丝E阻值为阻值为0 10 、额定电流为、额定电流为1 A的滑动变阻器一只的滑动变阻器一只F阻值为阻值为0 1 k、额定电流为、额定电流为0.1 A的滑动变阻器一只的滑动变阻器一只 G开关一个、导线若干开关一个、导线若干 (1)以上器材中应选用以上器材中应选用_组成电路；组成电路；(2)为了较精确地测出该金属丝的电阻，请画出测量时的实验原理图为了较精确地测出该金属丝的电阻，请画出测量时的实验原理图解析：解析：(1)该金属丝的电阻约为该金属丝的电阻约为R 10 .电流表的选择电流表的选择滑动变阻器的阻值为滑动变阻器的阻值为0时，电路中可达到最大电流，使用时，电路中可达到最大电流，使用
23、A电流表时电流表时I1 A0.41 A.读数达到最大量程的读数达到最大量程的2/3，使用，使用B电流表时电流表时I2 A0.23 A. 其最大电流也只能达到最大量程的其最大电流也只能达到最大量程的1/5左右，读数不准确，所以应选用左右，读数不准确，所以应选用A电流表电流表由电源电压确定了电压表应选由电源电压确定了电压表应选C.滑动变阻器的选择：滑动变阻器的选择：比较滑动变阻器比较滑动变阻器E和和F，显而易见，显而易见F的全阻值较大，开始滑动时，接入电路中的电的全阻值较大，开始滑动时，接入电路中的电阻都比较大，电路中的电流比较小，电表指针偏转甚微，读数不方便且不准确，阻都比较大，电路中的电流比较
24、小，电表指针偏转甚微，读数不方便且不准确，滑动到最后时，电流随滑动触头位置的变化过于敏感，操作不便，滑动到最后时，电流随滑动触头位置的变化过于敏感，操作不便，这实际上限制了滑动变阻器这实际上限制了滑动变阻器F的有效调节长度，而使用的有效调节长度，而使用E可使滑动触头在整个金可使滑动触头在整个金属丝上滑动，电流变化都比较明显、均匀，操作方便，且有效调节长度比较大，属丝上滑动，电流变化都比较明显、均匀，操作方便，且有效调节长度比较大，所以应选用滑动变阻器所以应选用滑动变阻器E.综上所述，应选综上所述，应选A、C、E、G.(2)电路的选择：电路的选择：因待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，所以采用电流
25、表的外接法待测电阻的因待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，所以采用电流表的外接法待测电阻的阻值与滑动变阻器的阻值相比，可以用分压电路也可以用限流电路，本着节能、阻值与滑动变阻器的阻值相比，可以用分压电路也可以用限流电路，本着节能、简便的原则而选用限流电路，电路原理图如图所示简便的原则而选用限流电路，电路原理图如图所示 选择器材的一般步骤：选择器材的一般步骤：1根根据实验要求设计合理的实验电路；据实验要求设计合理的实验电路；2找出实验中唯一性器材；找出实验中唯一性器材；3估算待测电路中电流、电压可能达到的最大值，考虑能否使电表示数达半偏估算待测电路中电流、电压可能达到的最大值，考虑能否使电表示数达半偏以上，据此选择合适的电流表和电压表及量程；以上，据此选择合适的电流表和电压表及量程； 4选择合适阻值的滑动变阻器及电动势合适的电源选择合适阻值的滑动变阻器及电动势合适的电源 点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册