伏安法测电阻的四项选择

“伏安法测电阻的”四项选择（甘肃兰州第五^一中学边刚730000）用伏安法测电阻，是高中电学实验的一个重点内容。由于要涉及到电路和电学器件的选择，综合考虑多方面的因素，所以学生在解决这类问题时，往往感到无从下手。从连续几年的高考试题看，对于伏安法测电阻实验的考核，已定位于一个较高的水平要求，并且在今后的高考中，仍将是一个热点。伏安法测电阻实验中，涉及到四方面的选择：限流电路和分压电路的选择；滑线变阻器的选择；电流表内接法和外接法的选择；电压表、电流表量程的选择；本文拟对此四方面给予讨论。一、限流电路和分压电路的选择TOC\o"1-5"\h\z（一）限流电路|_,.通常，当用电器（或待测电阻）的电阻值小于滑冗一线变阻器的全阻值时（RfVR），常选择此电路。1、采用限流电路的目的在于通过R对电路中的Jl电流强度起调节控制作用』•一^F1rK2、只有I.（I.=―-—）小于（1）用电器的额定电流（2）电路中所minminr+r+尸接电流表的量程时，才能采用限流电路。3、R为Rf的几倍，要根据电流强度需要调节的范围大小确定。通常取R=2~5f4、当用电器电阻Rf>R时，限流电路起不到限流作用。因为此时的总电阻主要由Rf决定，R的变化并不能引起电路总电阻大的变化，当然也不能引起干路电流大的变化。因而起不到限流作用。产生的结果可能有两个：（1）可能烧毁用电器（2）通过用电器的电流的强度的可调范围很小。（电压或电流的可调范围，是选择电路时要重点考虑的一个因素，因为在实验当中，我们总是希望得到多组U、I值，通过求平均值来减小实验误差）5、在已确定选择限流电路的前提下，对于多个能满足R>Rf的滑线变阻器，又应选择其中相对较小的滑线变阻器，因为滑线变阻器的全阻值越小，在滑动触头移动同样・・・・・・的长度时，其阻值变化越小，可起到微调作用，以提高测量精度。（二）分压电路分压电路能使用电器获得的电压Uf在大范围内变化。采用分压电路的目的也在于通过调节滑线变阻器触头P的位置，向Rf提供大范围的连续变化的电压（o'〔E）1、在使用分压电路时，应使滑线变阻器的全阻值相对远小于用电器电阻（RVRf）（注意此时的电路结构是Rf与RP的并联再与Rpb的串联）这样Rf与Rpa的并联电阻近似等于Rpa（并联电阻小于任一支路的电阻，且接近于电'13RH~~r

阻较小的那一支路的电阻），则Ufe手归，当电源电压恒定时，Uf近似与Rpa成正比。使得滑线变阻器对输出电压Uf能作较均匀的调节，这是非常有利的，亦即题目中常出现的“便于调节”这个要求的内在含义。这也正是在分压电路中，对不同滑线变阻器进行选择时所依据的原则。即在所提供的多个均可使用的滑线变阻器中选择较小的一个。・・・・2、在实际应用中通常取%5〜10R3、当遇到Rf=R的特殊情况，即限流电路和分压电路均可使用时，则应选择限流电路。因为在保证用电器正常工作的条件下（I用实=1用额）限流电路所消耗的总功率：的角度考或较应选用限分压电路消耗的总功电路通!电源的电流较大：也比较容易超过电源的允许电流。4、对于滑线变阻器本身，还应注意通过它的电流不能超过它的额定电流（滑线变阻器的全阻值越小，其额定电流越大）二、电流表内接法和外接法的选择（首先有一个概念要明确：伏安法测电阻，不论采用内接法还是外接法，总有一个表测得的值不是真实值，或者是电压表的分流作用，或者是安培表的分压作用造成了系统误差，因此才存在一个内接法误差小还是外接法误差小的问题）电流表内、外接法的选择通常有三种方法：比较法、试触法、直接确定法。（1）比较法：通过比较:和%的大小关系来确定内、外接法。（RV表示电压XA表内阻；RA表示电流表内阻；RX表示待测电阻的阻值。理想电流表或安培表的内阻为零、理想电压表的内阻为无穷大）Q若有!〉Rx，则表明RX离RV的“距离”XA比RX离Ra的“距离”更远，伏特表的分流作用比安培表的分压作用对实验造成的误差相对较小。即伏特表比安培表更接近于理想表，于是让伏特表分流，应选择对RX的安培表外接法。Q若有＜^x，则表明安培表的分压作用RxRa造成的系统误差相对较小，即安培表比伏特表更接近于理想表。于是让安培表分压，应选择对RX的安培表内接法。（2）试触法：（在不知道RV、Ra、Rx的约略值时常采用此方法）

如图所示，将活动触头分别接a点和b点，看A表和V表谁的变化更为明显。若A表变化明显，则说明V表的分流作用较强，引起的误差较大，则应将活动触头接b点，采用安培表的内接法。（总是要选择误差较小的来进行实验）若V表变化更为明显，则说明A表的分压作用较强，引起的误差较大，则应将活动触头接a点，采用安培表的外接法。总之，那个表的变化明显，就让那个表来测真实值。Q直接确定法：一般电压表的内阻约为几千欧，一般电流表的内阻约为几欧至几十欧。如果一个待测电阻约为几欧至几十欧，则可称之为小电阻，其电阻必然跟A表内阻较接近，V表更接近理想表，V表分流作用较小，就让V表分流，应采用安培表的外接法；如果一个待测电阻约为几千欧至几十千欧，则可称之为大电阻，同理，应采用安培表的内接法。口诀为“大内小外”注意：Q试触法中，哪个表的变化明显，不能看其变化的绝对值，而要看其变化的相对值。即不能看△1或左U，而要看生和匹IUQ对于“测定电源电动势和内电阻”实验，由于直流电源的内阻一般为几欧姆，是小电阻，故应采用A表对电源内阻的外接法。如图示。对电源内阻的外接法恰恰是对外电路电阻的内接・・・・・・・・・・・・・・法，这一点要特别注意，目标在r而不在R，明白这一点，就不会出错了。三、电压表和电流表量程的选择1、电压表和电流表量程的选择依据是“物尽其用”，即在不超过仪表量程的前提下，选用量程较小的仪表。使电路的电流电压发生变化时，仪表的指针有相对较大幅度的摆动，以减小读数误差，提高测量精度。2、电压表和电流表量程的选择次序上，要视具体问题而定，一般先确定电流表的量程Ig，再根据电流表的量程Ig和待测电阻的约略值Rx去确定电压表的量程Ug=IRggxgg'总结以上论述，在遇到这类问题（伏安法测电阻的选择问题）时：Q首先确定是选用分压电路还是限流电路。若所提供的滑线变阻器的全阻值小于待测电阻的约略值，则选用分压电路。且在多个可用的滑线变阻器中选择最小的一个。若所提供的滑线变阻器的全阻值大于待测电阻的约略值，则选用限流电路。同样在多个可用的滑线变阻器中要选择较小的一个，目的是在已经满足电流控制范围的前提下，有较高的测量精度。Q若题目中有“使电压能从零开始连续可调”的要求，则一定要选用分压电路。@其次确定安培表的内、外接法。Q再次确定A表和V表的量程。有时第。Q项的确定顺序需要根据具体题目而定。例1、（1997年全国普通高考第17题）某电压表的内阻在20千欧〜50千欧之间，现要测其电阻，实验室提供下列可选用的器材：

待测电压表V（量程3V）电流表A1（量程200pA）电流表A2（量程5mA）电流表A3（量程0.6A）滑线变阻器R（最大阻值1KQ）电源E（电动势4V）电键K（1）所提供的电流表中，应采用（填字母代号）（2）为了尽量减小误差，要测出多组数据，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）分析与解：该题目叙述的实验目的很明确，是要用伏安法测电压表的内阻。只要能测得电压表的电压和过电压表的电流，问题就解决了。因为所提供的滑线变阻器的全阻值小于电压表的内阻，故应选用分压电路，以便向待测电压表提供较高的、大范围变化的电压，得到相对较大范围变化的电流。满足题目“要测出多组数据”的要求。（电压表得到的电压由其自身就可读出）电路如图所示：又因为：3,、I=为"=0.15X10-3（A）=150pA故选用电流表A1例2、（2004全国卷II）用图中器材测量一待测电阻Rx的阻值（900。〜1000。）电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750Q电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500。滑线变阻器R，最大阻值约为100。单刀单掷开关S，导线若干（1）测量要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻R的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。（3）若电压表V］的读数用U1