高中物理伏安法测电阻省公开课一等奖全国示范课微课金奖

伏安法测电阻第1页

依据部分电路欧姆定律可知，只要测出被测电阻两端电压U和流过该电阻电流I，就可求出电阻R大小。一、试验原理R=U

I第2页二、试验电路

测量电路

控制电路第3页三、试验器材第4页伏安法测电阻电路选择(1)电流表和电压表各一个，知道其内阻大约值

若时，选取电流表内接法。因为该电路中电压表读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后总电压，电流表读数I表示经过Rx电流，所以使用该电路所测电阻，比真实值Rx大了RA1．测量电路选择①内接法RxVA第5页②外接法

若时，选取电流表外接法，如上图所表示。因为该电路中电压表读数U表示Rx两端电压，电流表读数I

表示经过Rx与RV并联电路总电流，所以使用该电路所测电阻，比真实值Rx略小些。RxVA第6页(2)两只同种电表，已知其内阻

已知内阻电流表能够当电压表使用，普通用来测阻值较小电阻两端电压(小电压)，已知内阻电压表也能够当电流表使用，普通用来测小电流。或或RxA1A2RxA1A2Rxv2v1Rxv1v2第7页(3)两只同种电表，内阻都未知，需要一个电阻箱或一定值电阻就能测量电表内阻RxA1A2Rxv2v1第8页2．控制电路选择控制电路分为限流式和分压式两种PARB

PARB变阻器常规处理

将变阻器从滑动触点P分成两个部分，把一个完整变阻器看成是由两部分串联组成，以下列图所表示。第9页

两种接法比较a.电压调整范围分压：UL=0→U0限流：b.电流调整范围分压：限流：可见：分压式接法最大优点是它调压（或调流）范围宽，其次是它电压、电流范围都包含0值且跟R无关：而限流式接法不但调压（或调流）范围较窄，而且其电压、电流范围都不含0值还跟R相关。⑴从调整范围来看第10页⑵从方便调整角度来看分压式接法以RL＞R尤其以RL＞＞R为优；而限流式接法应以RL＜R或跟R相当，即RL≤R为宜。⑶从节能方面来看在满足负载需要情况下，限流式电路消耗总功率小，电源负担轻；而分压式电路消耗总功率大，电源负担重。⑷从电路结构上看限流式电路简单，而分压式电路比限流式要复杂得多。第11页两种接法选择标准⑴从试验目标和要求上看若需要大范围调压或需小电流调整，尤其是要求含0值电流、电压调整，那就非分压式接法莫属了。若仅仅是为了电路安全，而对电压、电流调整又没有特殊要求时，则选择限流式接法还更简便、更节能一些。⑵从方便调整角度来看通常对小阻值滑动变阻器或大阻值负载（RL

与R相比较），以分压式接法为优；相反对大阻值滑动变阻器或小阻值负载则以限流式为宜。第12页

(1)要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调整时必须采取分压接法。(2)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器最大值R，且试验要求电压改变范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采取分压接法。(3)若采取限流接法，电路中实际电压(电流)总是超出试验仪器量程时，只能采取分压接法。以下三种情况必须选取分压接法第13页1、用伏安法测量一个电阻．器材有：待测电阻RX(约为15Ω);电流表(量程为25mA,内阻５０Ω）电压表（量程为３Ｖ，内阻５kΩ）电源（Ｅ＝４Ｖ，r=0)滑动变阻器Ｒ（最大值１00Ω，允许最大电流１Ａ）开关１个，导线若干，依据器材规格和试验要求连接实物图析：⑴∵RX＜R’∴采取电流表外接法

RX<R，所以采取限流式接法RX=100Ω,(2)VARXR。ab第14页VARXR。ab第15页

2、要用伏安法来测量一个电阻RX(约为25KΩ)。器材以下：直流电流表（0~50μA，内阻r=0.3kΩ)

直流电压表（０～１０Ｖ，内阻r=１００kΩ）电源（１５Ｖ，额定交流１Ａ）滑动变阻器（０～１ＫΩ，额定功率１Ｗ）导线，开关。为使测量结果到达较高准确度，则：(1)控制电路应采取限流电路还是分压电路?(2)电流表应选择内接法,还是外接法?

⑶画出试验电路图VAR分析：

RX>R，所以采取分压式接法(1)(2)RX=25KΩ所以采取安培表内接法∴RX>R’第16页VAR第17页四、选择器材和电路普通标准1．安全性标准：试验中要确保电流、电压值既不超出仪表量程，又不能超出变阻器、小灯泡、电阻箱等器材所允许最大值．2．准确性标准：在不违反安全性标准前提下，尽可能使测量结果更准确（减小误差）．3．简便性标准：在不违反前两个标准前提下，尽可能使测量电路简单好接，测量中调整控制操作方便．本着这三个标准，普通按照以下次序选择电路和器材：1、滑动变阻器接法和选择（控制电路）---简便性、安全性2、电流表和电压表选择（电表）---安全性、准确性3、电流表内外接（测量电路）---准确性第18页

例1.有一电阻R,其阻值大约在40Ω至50Ω之间,需深入测定其阻值,现有以下器材：电池组ε,电动势为9V,内阻忽略不计；电压表Ｖ,量程为0至10Ｖ,内阻20Ω；电流表A1,量程为0至50ｍＡ,内阻约20Ω；电流表A2,量程为0至300mＡ,内阻约4Ω；滑动变阻器R1,阻值范围为0至100Ω,额定电流1A；滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700Ω,额定电流0.3Ａ;开关Ｓ及导线若干．试验中要求多测几组电流、电压值，为使试验正常进行并减小误差，并要求滑动变阻器便于调整，在试验中应选电流表

和滑动变阻器

．1、滑动变阻器接法和选择（控制电路）---简便性2、电流表和电压表选择（电表）---安全性和准确性3、电流表内外接（测量电路）---准确性第19页

例2.用伏安法测量某电阻阻值，现有试验器材以下：待测电阻Rx（阻值大约为5Ω，额定功率为1W）；电流表A1（量程为0～0.6A，内阻为0.2Ω）；电流表A2（量程为0～3A，内阻为0.05Ω）；电压表V1（量程为0～3V，内阻为3KΩ）；电压表V2

（量程为0～15V，内阻为15KΩ）；滑动变阻器R（0～50Ω）；蓄电池（电动势为6V），开关、导线。为了较准确测量Rx阻值，确保器材安全，以及操作方便，电流表、电压表应选择

，并画出试验电路图。第20页

3、确定测量电路因为待测电阻Rx阻值大约是5Ω，而所用电流表内阻为0.2Ω，所用电压表内阻为3KΩ，被测电阻为小电阻，故采取电流表外接法。

1、确定控制电路和变阻器因滑动变阻器全值R0大于被测电阻阻值Rx，故考虑滑动变阻器限流接法。（采取限流接法时，经过Rx最小电流为0.11A，最大电流为0.45A，符合试验要求）。

2、确定电压表、电流表被测电阻Rx额定电压、额定电流分别为2.2V和0.45A，则电流表选取A1，电压表选取V1。解：第21页作业：第22页

1、有一个量程为0～0.6～3安培安培表（0～0.6安培挡内阻为0.125欧，0～3安培挡内阻为0.025欧），一个量程为0～15伏伏特表（内阻为1.5×104欧姆），一个滑动变阻器（电阻为0～200欧），一个电压为12伏特蓄电池组，一个电键和一些导线。要使用这些器件用伏安法测量一个阻值约为几十欧线圈电阻。⑴画出试验应采取电路图。⑵在实物图中画线，把所表示器件连接成电路。第23页2.用伏安法测量定值电阻阻值，备用器材以下：待测电阻Rx(阻值约为25KΩ)电流表A1(量程100μA，内阻约为2KΩ)电流表A2(量程500μA，内阻约为300Ω)电压表V1(量程10V，内阻约为100kΩ)电压表V2(量程50V，内阻约为500kΩ)电源E(电动势15V，允许经过最大电流1A)滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)电键S，导线若干为了尽可能减小试验误差，要求测多组数据。(1)电流表应选_________，电压表应选__________。(2)画出试验电路图并连接实物图。第24页第25页第26页第27页⑴因为、可见，RV与RX相差更大些，应采取安培表外接式。分析：⑵因为待测电阻小于滑动变阻器全值电阻，所以变阻器应采取限流式接法。

V电路图如图所表示

RXR

AA第28页⑶因为经过电路最大电流为：可见，电流表量程选0.6安培即可。

V

RXR

AA⑷线路连接以下：第29页

2.图为伏安法测量一个定值电阻阻值试验所需器材实物图。器材规格以下：⑴待测电阻Rx（约100欧）⑵直流毫安表（量程0—10毫安，内阻50欧）⑶直流电压表（量程0—3伏，内阻5千欧）⑷直流电源（输出电压4伏，内阻可不计）⑸滑动变阻器（阻值范围0—15欧，允许最大电流1安）⑹电键一个，导线若干条依据器材规格和试验要求，在本题实物图上连线。第30页分析⑴因为待测电阻大于滑动变阻器全值电阻，所以变阻器应采取分压式接法。⑵因为RA与RX相当，而RV＞＞RX，所以，采取安培表外接式。⑶若选取限流式接法，则经过回路最小电流为：可见，只有选取分压式接法。⑷线路连接以下：第31页第32页第33页第34页第35页【例7】一个电压表内阻为30kΩ左右，现要用伏安法测量其内阻，试验室提供以下可选取器材：

待测电压表V（量程5V）

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ε（电动势6V）

开关S及导线

在所提供电流表中，应选取

（填字母代号）．

解：选择电流表，接入电路后，首先要安全，其次要准确．在最大电流不超电流表量程前提下，应尽可能地使指针满偏或靠近满偏．为了准确地选择该试验所需电流表，必须估算电路中可能到达最大电流强度，估算时应抓住主要矛盾，忽略次要原因．Imax＝ε/RV

因为忽略了电源内阻，电流表内阻，所以电路中可能到达最大电流强度一定小于200μA．假如仅从安全角度看，电流表A1，A2，A3均可，但从安全与准确相结合角度看，只能选取电流表A1。第36页

例1.某电压表内阻在20kΩ～50kΩ之间，现要测量其内阻，试验室提供以下可选取器材：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.(1)所提供电流表中，应选取_____(填写字母代号).(2)为了尽可能减小误差，要求测量多组数据，试在图中画出符合要求试验电路图(电源和电键及连线已画出).εVA1第37页第38页第39页器材名称器材代号器材规格电流表A1量程300mA，内阻约为5Ω电流表A2量程600mA，内阻约为1Ω电压表V量程15V，内阻约为3kΩ定值电阻R05Ω滑动变阻器R10～10Ω

，额定电流为1A滑动变阻器R20～250Ω

，额定电流为0.3A电源E电动势为3V，内阻不计导线、开关若干

例2、为了测定电流表A1内阻r1准确值，试验室给出了以下器材：第40页(1)要求电流表A1示数从零开始改变，且能多测几组数据，尽可能降低试验误差。在虚线框内画出试验电路原理图，并在图中标出所选取器材代号。(2)若选测量数据中一组来计算电流表A1内阻r1，则所测电流表A1内阻r1表示式为：r1=_____。式中各符号意义是：________________。第41页

分析与解答：

(1)①器材选择(测量电路)因为电压表量程为电源电动势5倍，所以该电压表与电源不相配，不能选取该电压表来测量电压。而电流表A1和A2能够配置，所以将电流表A2跟定值电阻配合起来能够当电压表使用，测量电路应为：RxA1A2第42页

②电路选择(控制电路)

题目要求电流表A1示数从零开始改变，多测几组数据，所以滑动变阻器应用分压接法。用总阻值较小滑动变阻器调整方便，故应选R1，电路图为：(2)利用电流表A1测出本身电流I1，电流表A2测出经过A1和R0总电流I2，依据并联电路关系有I1r1=(I2－I1)R0

，解得ER1rRoA2SA1第43页1．用以下器材测量一待测电阻Rx阻值(900～1000Ω)：电源E，含有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750Ω

；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω

；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω

；单刀单掷开关S，导线若干。(1)测量中要求电压表读数大于其量程1/3，试画出测量电阻Rx一个试验电路原理图(原理图中元件要用题中对应英文字母标注)。(2)若电压表V1读数用U1表示，电压表V2读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx公式为Rx=_______。练习第44页

2．现有以下器材：电压表V1(量程3V，电阻约几千欧)，电压表V2(量程6V，电阻约几千欧)，定值电阻R1(3.0kΩ)，滑动变阻器R(0～100Ω)，直流电源(约6V，内阻不计)，开关、导线若干。要求利用这些器材来测量电压表V1内阻值，请在下边方框内画出试验电路图；若用已知量和直接测得量来表示电压表V1内阻，则表示式为r=_______________。式中各测得量物理意义是：_______________________。第45页半偏法测电阻与电流表改装成伏特表和安培表第46页一、试验目标：

用半偏法测量一个灵敏电流为Ig电流表内电阻R

，并将它改装成一个量程为v(I)电压(安培表)，并校准该改装表。第47页R1R2Gs1s2E电原理图第48页二、工作原理若主回路电流恒定不变，当两支路电流各分摊总电流二分之一时，则这个支路电阻相等。用电阻箱R2

可读阻值去替换被测电流表内阻值Rg

。第49页三、试验仪器现备有以下器材：A.电流表（量程0～100μA，内阻约为100Ω）B.电阻箱（范围O～10Ω）C.电阻箱（范围0～9999Ω）D.电阻箱（范围0～99999Ω）E.滑动变阻器（范围0～200Ω）F.电源（电动势3v，内阻不计）G.开关和若干导线第50页四、试验要求：1.仪器规格与量程选择。2.线路连接。3.试验中读得R2

阻值为100Ω，若将此电流表改装成量程为3v电压表，应串联一个阻值为

29900Ω电阻。4.若用此改装表去测量一稳恒电压，则测量值和真实值相比偏小（填“偏大”或“偏小”）。第51页五、试验步骤：

①接通s1

，调整R1

，使电流表指针偏转到满刻度；②再接通s2

，调整R2

，使电流表指针偏转到满刻度二分之一；③读出R2

阻值，即认为电流表内阻Rg=R2

。

第52页

分析与解答：

（Ⅰ）为了控制主回路电流强度，主回路中调整和控制电流电阻R1

应选阻值较大，调整范围较宽电阻，∴R1应选调整范围为0～99999Ω电阻箱。电流表电阻普通在100Ω左右，用半偏法测电流表电阻时，与电流表并联分流电阻用只要略大于电流表电阻电阻箱即可，∴R2

应选调整范围为0～9999Ω电阻箱。第53页（Ⅱ、Ⅲ）