高中伏安法测电阻实验

1、伏安法测电阻实验R真沽电流表的两种接法:(1) 电流表内接法(如下图所示)pRJl-外播法內搔法测量值与真实值的关系:U 测=U RUaIaUr UaIRaRxUrI RRxR测量值R真实值造成测量误差的原因是电流表在电路中分压引起的，因此选择电流表内接法要求RxRa(2) 电流表外接法(如上图所示)测量值与真实值的关系:U 测=U RUaIvR测R真造成误差的原因是电压表在电路中分流引起的，因此要求:RvRx、电流表内外接法的选择:所谓伏安法测电阻中的内外接法是相对电流表而言的，无论内接还是外接，由于电表内阻的 影响，都会给测量带来影响，合理选择接法可以减小误差。1、若Rx、Ra、Rv的大小

2、大致，可用以下三种方法来选择内外接法。待测电阻RX较大，若满足RxRa时，应采用内接法，因为电流表的分压较小当待测电阻Rx较小，若满足RxvvRv,应采用外接法，因为这时电压表的分流作用很弱。可概括为：“大内偏大，小外偏小”待测电阻Rx的大小很难断定且满足Rx Ra而且满足Rx vvRv时，可采用计算临界电阻值的方法：R0 JRa.Rv若Rx R0，说明Rx较大，采用内接法。若Rx Ro，视为Rx较小，采用外接法。本法也是判断内外接法的常用方法。2、若Rx、Ra、Rv的关系事先没有给定，可用试触法确定内外接法。可采用右图电路进行试触:只空出电压表的一个触头 S,然后将S分别与a、b接触一下，并

3、观察电压表和电流表的示数变化情况:若电流表示数有显著变化，即I小，说明电压表的分流作用较强，即R的阻值大，应5选用电流表内接法。若电压表示数有显著变化，即U ，说明电流表的分压作用较强，即R阻值小，应I 小 U小选用电流表外接法。三、滑动变阻器的两种接法(1)限流接法(如图所示)R Ry Rx的电压范围为:URxRx RU注意：合上开关前要使滑动变阻器的阻值最大 限流接法要比分压接法省电(3) 分压接法(如图所示)：Rx的电压范围为:0U注意：合上开关前，滑片P应滑到a端 四、滑动变阻器两种接法的选择在题中没有特别要求，又满足安全性原则和方便性原则的基础上可优先选用“限流式”，但 以下三种情况

4、，滑动变阻器必须采用“分压式”接法: 若题中要求所研究对象的电压从零开始连续增大时，则必须采用“分压式”； 若采用限流电路，电路中的最小电流大于用电器的额定电流或超过电表的量程时，则滑动变 阻器必须采用“分压式”接法; 当用电器的电阻远大于滑动变阻器的最大阻值，且实验要求的电压变化范围较大或要求测量 多组实验数据时，必须采用“分压式”。滑动变阻器可用限流式的情况负载电阻的阻值FX小于滑动变阻器的总电阻 R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。实验仪器的选择:1、首先考虑安全因素：所有仪器

5、必须保证安全2、读数误差因素：减小误差3、对滑动变阻器：分压和分流4、仪器选择的一般步骤:(1)首先选择唯一性的器材;(2)草画电路图，（暂不接电流表和电压表）；(3)Q)A.电压表V 11 （量程015V，内阻50kQ）B.电压表V 22 （量程03V，内阻10kC.电流表A 1 （量程01mA，内阻250Q）D.电流表 A2（量程0500 A，内阻500 Q）E.电源E 11 （电动势3V，内阻为：0.5 Q）F.电源E 22 （电动势16V，内阻为：2Q）G.滑动变阻器（电阻0200Q）H.开关及导线若干（1）从上述器材中选出合适的器材.（用字母表示）。（2）在方框中画出实验电路原理图。

6、估算回路中的电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转，但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。明确了上述基本要求之后，看下面的例证:例题1：用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下:待测电阻RX （阻值约30KQ）解析：因待测电阻R的阻值较大，故选大电源，提高电压和电流的值16I mA 0.5mA3.0 10由于E=16V，电压表选A(1) ADFGH其实验电路原理图如下:RxR变，选分压接法RxRa，选内接法例题2.图a为某一热敏电阻(电路符号为，其电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I U关系曲线图.(1)为了通过测量得到图a所示I U关系的

7、完整曲线,在图b和图c两个电路中应选择的是图简要说明理由:图d(2)在图d电路中，电源电压恒为9V,电流表读数为70mA定值电阻Ri=250Q .由热敏电阻的I U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 _V;电阻R的阻值为Q.(3)举出一个应用热敏电阻的例子:解:(2)（11分）（1）图b （2分）；电压可从0V调到所需电压，调节范围较大（2分）.5.3 (2 分 5.255.35 均给分)；108.8 (2 分 110.3 107.4 均给分)热敏温度计 （3分 提出其它实例，只要合理均给分）例题3、实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率P=1.7 X 10-8Q /

8、m。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第步操作 将红、黑表笔分别插入多用电表的“ +插孔；选择电阻档“X 1”把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接,05000 Q/V_2500 Q/V 1( 1* * ,m 屮 |屮rffrr*A V NaQ多用表的示数如图Rx占EARx亠9 (a)所示。RxAB4kOFFo oV2.050250002.5 1050 250 500(a)A V A-,BRBRx2-XbI匚

9、R ” E9 (b)的A B C D四个电路中选择电路来测量金属丝电阻;根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图mm他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图10所示，金属丝的直径为三-30牙25p-20图10根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为m （结果保留两位有效数字）（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。请设计一种方案,利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。（只需写出简要步骤）解：将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零 0.260 mm （0.258 0.262 mm 均给分） 12m

10、或13m 以下两种解答都正确: 使用多用电表的电压档位，接通电源，逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电 压，说明该元件或导线断路故障。 使用多用电表的电阻档位，断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若 电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障例4、某同学用图2所示电路，测绘标有“ 3.8 V,0.3 V ”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的 图象.除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择电流表:A:（量程100 mA,内阻约2 ）;A：（量程0.6 A,内阻约0.3 ）;电压表:Vi（量程5 V,内阻约5）;2（量程15 V,内阻约15 ）;电源：Ei（电动势为1.5

11、 V，内阻为0.2 ）;E2（电动势为4 V,内阻约为0.04 ）.为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表，电压表.（填器材的符号）根据实验数据，计算并描绘出 R-U的图象如图3所示.由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为，灯泡实际消耗的电功率为W. 根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率 P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中/VWLnD*ZV4答案： A V 1 R 1 E 2 1.511.50.78针对练习1、某同学要用“伏安法”测定一个待测电阻 Rx （阻值约为200Q）的阻值，实验室提供了如下器材:电池组E （电动势为3V,内阻

12、不计）；电流表Ai （量程为010mA内阻约为40Q60Q）;电流表A2 （量程为0500卩A,内阻为1000Q）;滑动变阻器Ri （阻值范围为020Q，额定电流为2A）;电阻箱R （阻值范围为09999Q，额定电流为1A）;开关S,导线若干.请你帮助该同学完成实验中的下述问题（实验中应尽可能的考虑更加准确地测量Rx的阻值）：（1）上述器材中缺少电压表，需选一只电流表将它改装成电压表。请在图甲所示方框中画出将电流表改装成电压表的电路原理图，并在图中标明所用器材的代号。（2）请在图乙的方框中画出测量 Rx阻值的电路图，并在图中标明各器材的代号.示，可读出电流表Ai的示数是（3）实验中，将电阻箱R

13、的阻值调为4000Q,再调节滑动变阻器Ri,使两表的示数如下图所 ，测得RX的阻值,电流表A 2的示数是是解：（1）如图所示（2分）;（2）如图所示（4分,分压2分,外接2分）；R2RxRi（3） 6.4mA （6.40mA也同样给分）（2 分）240 卩 A（238-242 卩 A） （2 分）2. （ 14分）有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方内圆，如图所示.此金属材料重约12N,长约为30cm电阻约为10Q .已知这种金属的电阻率为P，密度为po.因管线内径太 小，无法直接测量，请设计一个实验方案测量其内径d,现有如下器材可选：A.毫米刻度尺B.螺旋测微器C.电流表(600mA

14、1.0 Q)D.电流表（3A 0.1 Q）E.电压表（3V 6K Q）F.滑动变阻器（2kQ 0.5A ）滑动变阻器（10Q 2A ）H.蓄电池（6V 0.05 Q）开关一个，带夹子的导线若干除待测金属材料外，应选用的实验器材有（只填代号字母）.(2)(4)画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路.解: A B C E、G H I（3分，有漏选或选错的扣1分，扣完为止）I用已知的物理常数和测得的物理量，推导计算金属管线内径d的表达式.设长度为I，截面外边长为a,电压为U,电流强度为I 0电阻R U，截面积s=s IU3. (10分)图十一中，甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒

15、，现测量该材料的电阻率(1) 首先用多用电表的欧姆档(倍率为X 10)粗测其电阻，指针位置如图乙所示，其读数R=A.电流表：量程为0.6A，内阻约为0.1 QB.电压表：量程为3V,内阻约为3kQ(2) 然后用以下器材用伏安法尽可能精确 地测量其电阻:C.滑动变阻器：最大阻值为20Q，额定电流1AD.低压直流电源：电压6V,内阻忽略F.电键K,导线若干在方框中画出实验电路图.（3）如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U,并测出该棒的长度为L、直径为d,则该材料的电阻率（用测出的物理量的符号表示）解：（共10 分)(1)200 Q（4分,漏单位只给1分）电路如图（4 分）（3）議（2分4 （2

16、006年全国n）现要测定一个额定电压 4V、额定功率1.6W的小灯泡（图中用（XX表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为 0.1V4V。现有器材：直流电源E （电动势4.5V，内阻不计），电压表Q）,电流表 （量程250mA内阻约为2Q）,电流表J （量程500mA内阻约为1Q）,滑 动变阻器R （最大阻值约为30Q），电键S,导线若干。（量程4.5V，内阻约为4X 104如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是,下面两个电路应该选用的是【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压范围为0.1V4V,因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为I=0.

17、4A，因此电流表应该选用。在伏安法测量过程中，由于临界电阻R JRaRv 200大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。AV-cLzi甲TaR .乙5.检测一个标称值为5Q的滑动变阻器。可供使用的器材如下:A.待测滑动变阻器R,全电阻约5Q （电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）B.电流表Ai,量程0.6A，内阻约0.6 QC.电流表A2,壬口量程3A,内阻约0.12 QD.电压表Vi,量程15V,内阻约15KQE.电压表V2,壬口量程3V,内阻约3KQF.滑动变阻器R,全电阻约20 Q直流电源E,电动势3V,内阻不计H.游标卡尺毫米刻度尺电键S导线若干（1）用伏安法测定R的全电阻值，所选电流表A_ （填“ A ”或“ A”），所选电压表为V_ （填 “Vi” 或“ V2”）。（2）画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。电路原理图和对应的实物连接如图 解：（2）见右图两种方案。方案一：分压接法方案二：限流接法RxRE rRxRER(3) 为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的 表达式。解：方案一: 需要的器