第3章 专题：电阻的其他测量方法 课件 (共43张PPT) 高一物理鲁科版（2019）必修三

(共43张PPT)
第3章　恒定电流
专题：电阻的其他测量方法
1
进一步理解电流表内接法、外接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法，并能在具体问题中正确选择。
2
学会用等效替代法、伏伏法、安安法及半偏法测电阻。
重难点
重难点
等效替代法测电阻
观察与思考
如图所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电压恒定的电源上，读得电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。
说明　等效替代法的实验原理简单，看似没有系统误差，但考虑到电阻箱不能连续调节，往往很难保证电流表的读数不变。
导练
1.电流表A1的量程为0～200 μA、内电阻约为500 Ω，现要测量其内阻，除若干开关，导线之外还有器材如下：
电流表A2：与A1规格相同；
滑动变阻器R1：阻值0～20 Ω；
电阻箱R2：阻值0～9 999 Ω；
保护电阻R3：阻值约为3 kΩ；
电源：电压为1.5 V。
(1)如图所示，某同学想用等效替代法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。
答案　见解析图
滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压式接法，电路图如图所示。
c.断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数_________________，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1内电阻r＝____。
(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤。
a.先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到______(选填“最大”或“最小”)。
b.闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I。
最大
再次为I(或仍为I)
R0
a.实验前R2应调节到最大，以保证电表安全；
c.等效替代法最简单的操作是让A2示数不变，则可直接从R2的读数得到电流表A1的内电阻。
伏伏法测电阻
观察与思考
伏伏法又称电压表差值法，是利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图甲、乙所示。
(1)条件：电压表V2的量程必须大于电压表V1的量程且能搭配使用。
(2)技巧：已知内阻值的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用。
导练
2.(2022·河南省高二期中)实验小组用图甲所示的电路来测量阻值约为18 Ω的未知电阻Rx的阻值。电路中R0为定值电阻，阻值为4 Ω，V1、V2为理想电压表，S为开关，R为滑动变阻器，U为电源，采用如下步骤完成实验。回答下列问题：
(1)按照图甲所示的实验原理图用笔画线代替导线将实物图补充完整。
答案　见解析图
(2)实验开始之前，将滑动变阻器的滑片置于_______(填“最左端”“最右端”或“中间”)位置。闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，记下两电压表的示数分别为U1、U2，则待测电阻阻值的表达式为Rx＝
__________(用U1、U2、R0表示)。
最右端
闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最右端位置。
(3)为了减小偶然误差，多次改变滑动变阻器滑片的位置，测几组U1、U2
的值，作出的U1－U2图像如图乙所示，图像的斜率k＝_______(用R0、Rx表示)，可得Rx＝____Ω。
20
安安法测电阻
观察与思考
安安法又称电流表差值法，是利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法，常见电路如图甲、乙所示。
(1)条件：电流表A2的量程必须大于电流表A1的量程且能搭配使用。
(2)技巧：已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用。
(3)原理：电流表A1、A2的读数分别为I1、I2，电流表A1的内阻为r1，则以图甲为例，根据电路知识有I1(r1＋R0)＝(I2－I1)Rx，则如果r1、R0已知，可
求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可求出电流表A1的内阻r1＝ －R0。
导练
3.某同学想要准确测量一阻值约为2 kΩ的电阻Rx的阻值，实验室还提供了下列器材：
A.电流表A1(量程为0～500 μA，内阻r1＝1 kΩ)
B.电流表A2(量程为0～1.5 mA)
C.滑动变阻器R1(0～20 Ω)
D.滑动变阻器R2(0～2 000 Ω)
E.电阻箱R0(0～9 999 Ω)
F.电源(电压为3 V)
G.开关
H.导线若干
(1)某同学用如图甲所示电路图测电阻Rx的阻值，为尽可能获取多组数据且操作方便，滑动变阻器应选择____(填“R1”或“R2”)；为将电流表A1改装成量程为3 V的电压表，需要将电阻箱R0的阻值调为______ Ω。
R1
5 000
滑动变阻器采用的是分压式接法，为了操作方便，滑动变阻器选择阻值较小的R1；
(2)如图乙所示为本实验的部分连线的实物图，请用笔画线代替导线将其连接成完整电路。
答案　见解析图
根据电路原理图将实物进行连线，如图所示
(3)按正确的电路连接，闭合开关，记录电流表A1、A2的示数I1和I2，移动滑动变阻器的滑片，记录多组数据，并作出I1－I2图线如图所示，则该待测电阻阻值为Rx＝_____ kΩ(计算结果保留两位有效数字)。
2.3
联立解得Rx≈2.3 kΩ。
半偏法测电阻
观察与思考
1.“半偏法”测电流表的内阻
测量原理：实验电路如图所示。
(1)闭合开关S1前，将滑动变阻器R1、电阻箱R2的阻值调到最大；
(2)闭合开关S1，调节R1使电流表A的指针满偏；
(3)再闭合开关S2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱R2的阻值，使电流表A的指针半偏；
(4)读取电阻箱的阻值R2，则RA＝R2。
注意：R1接入阻值越大，误差越小，故R1应选择总阻值较大的。
2.“半偏法”测电压表的内阻
测量原理：实验电路如图所示。
(1)闭合开关S之前，电阻箱R的阻值调到零，滑动变阻器R′的滑片P滑到最左端；
(2)闭合开关S，调节滑片P的位置使电压表V的指针满偏；
(3)保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表V的指针半偏；
(4)读取电阻箱的阻值R，则有RV＝R。
注意：R′应选总阻值较小的，有利于减小实验误差。
导练
4.(2022·云南富宁县第一中学高二开学考试)某同学利用图甲中的电路测量电流表A的内阻RA(约为5 Ω)，图中R1是滑动变阻器，R2是电阻箱，S1和S2为开关。已知电流表的量程为10 mA。
(1)请根据电路图连接图乙中的实物图；
答案　见解析图
根据电路图连接题图乙中的实物图如图所示；
(2)断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使A满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值如图丙所示时，A恰好半偏。若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，则可知RA＝____ Ω；
4.9
电阻箱R2的读数为R2＝4×1 Ω＋9×0.1 Ω＝4.9 Ω，若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，则电流表的内电阻等于R2，可知RA＝4.9 Ω；
(3)考虑电路中总电阻的变化，则电流表的内阻RA的测量值R测和真实值R真相比，R测_____(填“＞”或“＜”)R真；
＜
闭合开关S2时，电流表与R2并联，电路总电阻变小，由欧姆定律可知，干路电流变大，电流表半偏时流过R2的电流大于电流表电流，R2的阻值小于电流表内阻，由此可知电流表内阻测量值小于真实值；
(4)将(2)中电流表内阻的测量值作为该表内阻，若要改装成量程为3 V的电压表，则需与该电流表串联一个阻值为_______ Ω的电阻。
295.1
5.某学习兴趣小组欲采用如图所示电路测量电压表的内阻RV，待测电压表的量程为 1 V，内阻约为1 000 Ω。
(1)在备选的甲、乙两个滑动变阻器的铭牌上分别标有(200 Ω　1 A)、(10 Ω　2 A)，为尽可能提高测量准确度且便于调节，滑动变阻器R1应选用_____(选填“甲”或“乙”)。
乙
由题图可知，实验电路选择分压式接法，滑动变阻器乙的最大阻值较小，额定电流较大，所以为保证实验操作安全方便，尽可能提高测量准确度，滑动变阻器应选择乙。
(2)同学们的实验步骤如下，请将步骤Ⅰ补充完整：
Ⅰ.正确连接好电路后，在闭合开关之前，将滑动变阻器R1的滑片移到________(选填“最左端”或“最右端”)。
Ⅱ.闭合开关S1和S2，调节R1，使电压表指针指到1 V刻度处。
Ⅲ.保持S1闭合、R1的滑片位置不变，断开S2，调整电阻箱R2的阻值，使电压表的指针指到0.5 V刻度处，此时电阻箱R2的示数为990 Ω。
最左端
由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，在闭合开关之前，将滑动变阻器R1的滑片移到最左端，使待测支路电流为零。
(3)该电压表内阻的测量值为_____ Ω。
990
断开开关S2后认为分压电路分压不变，仍为1 V，电压表示数为0.5 V，说明电阻箱两端电压为0.5 V，电压表与电阻箱串联，它们两端电压相等，由串联电路特点可知，它们的阻值相等，则电压表内阻等于电阻箱阻值990 Ω。