高中物理选修3-1-2.4串并电路-电阻测量

(共30张PPT)
4
串联电路和并联电路
上节回放
改装电压表 改装电流表
电路
R的作用
R的计算
电表的
总电阻
串联电路
并联电路
分压
分流
1
伏安法测电阻
电阻测量
用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值 R
R =
—
I
U
2
测量电路
A
V
事实上：电流表的示数比通过待测电阻上的电流_______
电流表读数：I
电压表读数：U
待测电阻：R
R =
—
I
U
大
所以R真 =
—
IR
U
>
R =
—
I
U
电压表分流
测量值偏小
实例分析
用电阻为3kΩ的电压表和内阻为
10Ω的电流表测电阻，电压表的
示数是 60 V，电流表的示数都是
0.2A，待测电阻 R1 的测量值为
______Ω，真实值是 _______ Ω.
A
V
333.3
300
绝对误差 ____ Ω
相对误差 ____%
33.3
9.99
A
V
U
UA
UR
电流表读数：I
电压表读数：U
待测电阻：R
R =
—
I
U
事实上：电压表的示数比加在待测电阻上的电压_______
大
电流表分压
I
所以R真 =
—
UR
<
R =
—
I
U
测量值偏大
实例分析
绝对误差 ____ Ω
相对误差 ____%
用电阻为3kΩ的电压表和内阻为
10Ω的电流表测电阻，电压表的
示数是 60 V，电流表的示数都是
0.2A，待测电阻 R2 的测量值为
______Ω，真实值是 _______ Ω.
A
V
300
290
10
3.45
3
如何选择测量电路
A
V
A
V
电流表外接法
电流表内接法
外
内
电压为真实值，电流偏大，测量值小于真实值。
当R 真 << RV 时
R测 ≈ R真
电流为真实值，电压偏大，测量值大于真实值。
当R真 >> RA 时
R测 ≈ R真
外接法
内接法
误差来源
测量结果
选择依据
总结归纳
伏特表的分流
电流表的分压
R测 ＜ R真
R测 ＞ R真
R>>RA
R<实例分析
临界判断法
用外接法
用内接法
已知电压表的内阻为RV = 10kΩ，电流表的内阻为RA = 0.01Ω，现在用伏安法测Rx约为5Ω的电阻值，为减小误差，应选用电流表_______法。
外接法
用伏安法测量某电阻Rx的阻值，实验器材有:
A. 待测电阻Rx：范围在5 — 8Ω，
额定功率1W
B. 电流表A1：量程0—0.6A、内阻0.2Ω
C. 电流表A2：量程0—3A、内阻0.05Ω
D. 电压表V1：量程0—3V、内阻3KΩ
E. 电压表V2：量程0—15V、内阻15KΩ
为了较准确的测量，并保证器材安全，电流表应选_______，电压表应选_______，测量电路应当选择__________________
A1
V1
电流表外接法
试触法
利用伏安法测电阻时，若不知待测电阻。可采用下述方法选择正确电路以减小误差。可将仪器按下图接好，并空出伏特表的一个接头P，将P分别与a，b 两点接触一下，如果安培表示数显著变化，则P 应接在————处，如果伏特表示数显著变化，则P 应接在 —处。
R
a
b
P
V
A
b
a
归纳总结
R
a
b
P
V
A
若电压表示数有明显变化
即　　　　　 宜外接
ΔI
I
ΔU
U
<
外
若电流表示数有明显变化
即　　　　　 宜内接
ΔI
I
ΔU
U
>
内
4
控制电路选择
A
B
C
D
（1） 滑动变阻器及其作用
作用1：保护电阻使电阻器材不受损坏
作用2：改变电流电压值，多次测量，
求平均值，减少偶然误差。
（2） 滑动变阻器的两种连接方式
串联限流式电路
RX
R
并联分压式电路
—— 分压器
A
C (D)
RX
R
B
（3）分压和限流电路调节范围
限流电路 分压电路
电压范围
电流范围
0 ～ U
U
Rx
R+ Rx
～ U
R + Rx
U
Rx
U
～
0～
Rx
U
（4）分压和限流电路优点
限流接法：
电路连接简便，附加功率损耗较小
分压接法：
电压变化范围大，附加功率损耗较大
（5）分压和限流电路的选择
a. 若采用限流式不能控制电流满
足实验要求，即滑动变阻器阻
值调至最大时，待测电阻上的
电流（或电压）仍超过电流表
（或电压表）的量程，或超过
待测电阻的额定电流，则必须
选择分压式。
b. 限流式适合测量阻值小的电阻
（跟滑动变阻器的总电阻相比
相差不多或比滑动变阻器的总
电阻还小）。分压式适合测量
阻值较大的电阻（一般比滑动
变阻器的总电阻要大）。
R＞10Rx，应选择限流式电路
R＜10Rx，应选择分压式电路
一般有：
c. 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总
电阻大得多，以至在限流电路中，
滑动变阻器的滑动触头从一端滑到
另一端时，待测电阻上的电流或电
压变化范围不够大，此时，应改用
分压电路。
d. 若实验中要求电压调节从 0 开始
连续可调，能够测出多组数据，
则必须采用分压式电路
e . 当电路对限流和分压没有明确要求
时，采用限流接法比分压接法节能
练习与运用
测定“3.0V,0.6W”的灯泡的功率，并研究小灯泡的电流随电压变化关系的实验。器材有：
电流表：0.6A，0.15Ω 电压表：3V, 3000Ω
蓄电池：6V，内阻不计
滑动变阻器 导线 开关.
试画出符合实际要求的实验电路图
分析：
电压由 0 – 3.0V 连续可调
分压式
灯泡电阻 R灯 = U2/P = 15Ω
临界电阻 R =
RARV
≈ 21 Ω
R灯 = 15Ω< R = 21Ω
外接法
×
V
A
图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图,规格如下
A. 待测电阻：约100Ω
B. 直流毫安表：量程10mA，内阻50Ω
C. 直流电压表：量程3V，内阻5kΩ
D. 直流电源：输出电压4V，内阻可不计
E. 滑动变阻器：阻值范围15Ω，允许最
大电流1 A
F. 开关一个，导线若干
根据器材的规格和实验要求，在实物
图上连线．
分析：
待测电阻Rx > 滑动变阻器全电阻Rf
分压式连接
临界电阻 R =
RARV
= 500 Ω
Rx < R
电流表外接
Rx
V
A
电路设计
连接实物
待测电阻Rx约 25 kΩ，供选择的器材是：
电流表A1：0 - 100μA, 2 kΩ
电流表A2：0 - 500μA, 300Ω
电压表V1：0 - 10V, 100 kΩ
电压表V2：0 - 50V, 500 kΩ
直流稳压电源 E：15V，1A
滑动变阻器 R：1kΩ, 1W)
开关 S 和若干根导线．
试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。
分析：
a. 若滑动变阻器用限流接法
电路中的最小电流为
Imin = 15V /26KΩ = 0.577mA
超过两表的量程
所以滑动变阻器必须用
分压式接法
b. 若电压表选V2：50V
因为电源15V不足其量程的1/3
所以读数准确度不高
因此，电压应选择V1：10V
c. 由于用分压器接法时，电阻 Rx 中
的最大电流为
Imax′= 10V /25KΩ = 0.4mA
所以电流表选A2：500 μA
d. 电流表内、外接选择
因为 Rx = 25 kΩ >> RA = 300 Ω
所以采用安培表内接法
e. 电路设计
Rx
V
A
分压式
内接法
f. 实物图连接