电学实验设计之：伏安法测电阻

(共28张PPT)
电学实验设计之
电路选择
要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的阻值，现有以下器材：
直流电源U(E=15V，额定电流I＝1A)
电流表A1(量程0 ～ 100μA，内阻RA=2kΩ）
电流表A2(量程0 ～ 500μA，内阻RA=0.3kΩ）
电压表V1(量程0 ～ 10V，内阻RV=100KΩ)
电压表V2(量程0 ～ 50V，内阻RV=500KΩ)
变阻器R（量程0 ～ 1KΩ，额定功率1W）
电键K和导线（符合实验要求）
为使测量尽可能准确，则
（1）电流表应选择 ，
电压表应选择 。
（2）画出电路图，并连接实物图。
测
控
测
测什么？
为什么测？
怎样测？
测的结果如何？
1、看山是山
看水是水
再认知：
2、看山不是山
看水不是水
3、看山还是山
看水还是水
控
控什么？
为什么控？
怎样控？
控的结果如何？
分压接法的优势是：
电压变化范围大，方便控制。
限流接法的优势是：
电路连接简便，附加功率损耗较小。
限流电路 分压电路
电压范围
电流范围
0——U
两种电路比较：
R0 =20Ω
RX
=5Ω
变阻器的限流接法
与待测电阻相差小。使被测电阻中电流有明显变化，可控且方便：采用限流电路。
对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的， 可控不方便： 不宜采用限流电路。
R0 =1700Ω
=10KΩ
与待测电阻相差大，这时不可控： 不宜采用限流电路。
与待测电阻相差大。这时不可控或不便控： 不宜采用限流。换滑动变阻器或换接法。
E=15V r=0
E=15V r=0
变阻器的分压式接法
R0 =20Ω
RX
=10KΩ
20Ω
RX= 10kΩ
p
a
b
20Ω
RX= 10kΩ
（1）当滑动变阻器最大阻值比被测电阻阻值小很多时。为使被测电阻中电流有明显变化，变阻器应接成分压式电路。
p
a
b
红色部分的电阻RPa很小，跟Rx并联后的总电阻几乎等于RPa；随着p的右移， RPa增大， Rx两端的电压也明显增大。
（3）除去以上两种情况，若不能采用限流电路时。
（2）若需要被测电阻RX两端电压变化范围较大，或需要从零开始连读可调电压，应选分压电路；
变阻器的分压式接法
（1）当滑动变阻器最大阻值比被测电阻阻值小很多时。为使被测电阻中电流有明显变化，变阻器应接成分压式电路。
R0 =20Ω
RX
=5Ω
E=15V r=0
A
0—0.6A rA =1Ω
20Ω
RX= 5Ω
设计电路选择方法
1、选择变阻器接法
与待测电阻相差小：限流接法
比待测电阻小得多：分压接法
2、选择电流表接法
RX＞√RARV 或RX>>RA时，电流表内接　　　　　　　　　　 RX＜√RARV 或RX<紧密地围绕在电流表内外、滑动变阻器周围，高举两个选择的伟大旗帜，以安全、方便、精确的思想为指导，落实好反恐心理观。
电路选择设计思想：
要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的阻值，现有以下器材：
直流电源U(E=15V，额定电流I＝1A)
电流表A1(量程0 ～ 100μA，内阻RA=2kΩ）
电流表A2(量程0 ～ 500μA，内阻RA=0.3kΩ）
电压表V1(量程0 ～ 10V，内阻RV=100KΩ)
电压表V2(量程0 ～ 50V，内阻RV=500KΩ)
变阻器R（量程0 ～ 1KΩ，额定功率1W）
电键K和导线（符合实验要求）
为使测量尽可能准确，则
（1）电流表应选择 ，
电压表应选择 。
（2）画出电路图，并连接实物图。
课后提高题
板书
电路选择
方法
反恐
测量电路
控制电路
I
V
RX
Ａ
v
Ａ
v
RX
内
外
准
准
准
测小电阻
Rv》Rx
测大电阻
Rx》RA
I
V
限
分
可
分
串
并
U从零开始
变阻器阻值小
限流不可控
原理R＝U/I
名称 电流表外接 电流表内接
电路
误差
分析
误差
原因
测量值
实质
适用
条件
RX
Ａ
v
Ａ
v
RX
U测=U真
I测>I真
R测RV的影响
R测=R真 并 Rv
适用测小电阻
或Rv》Rx
U测>U真
I测=I真
R测>R真
RA的影响
R测=R真 串 RA
适用测大电阻
或Rx》RA
如何确定R值是较大还是较小？
当被测电阻与电压表内阻的关系满足RV>>R即RV/R>>1时应采用“外接法”较准确；
当被测电阻与电流表的内阻相比满足 RA<当RV/R=RA/R时，电压表的分流作用和电流表的分压作用对测量结果的影响是相同的，此时既可选择“内接法”也可选择“外接法”．R= ，我们常称为临界电阻．
当 RV/R> R/RA即R< 时，电流表的分压作用较电压表的分流作用明显，应采用外接电路
当RV/R< R/RA即R> 时，电压表的分流作用较电流表的分压作用明显，应采用内接电路．
20Ω
p
a
b
变阻器的分压式接法
R0 =20Ω
RX
=10KΩ
20Ω
RX= 10kΩ
红色部分的电阻RPa很小，跟Rx并联后的总电阻几乎等于RPa；随着p的右移， RPa增大， Rx两端的电压也明显增大。
p
a
b
RX= 10kΩ
（1）当 RX>3R0 时．为使被测电阻中电流有明显变化，变阻器应接成分压式电路；
注意滑片的初位置：使 RPa最小
A
20Ω
p
a
b
变阻器的分压式接法
20Ω
RX= 10kΩ
p
a
b
RX= 10kΩ
R0 =20Ω
RX
=5Ω
A
选择方法
① 限流接法
② 分压接法
（ 通常情况 ）
电流、电压能达到要求的调节范围；
不超过测量仪表的量程，
不超过各元件允许的最大电流。
（三种特殊条件）
a 、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。
b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中 的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。
c、如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多，为了能使用电器两端电压有较大变化，应选分压电路。
二、实验器材的选择
1、选择原则：
　
⑴ 安全原则：不超过各仪表、元件允许的最大电流。
⑵ 准确原则：减少误差。
a、各电表示数不少于量程的1/3
b、测多组数据，要求电表示数在大范围内可调
c、选内阻较大的电压表、内阻较小的电流表
⑶ 能耗少的原则：变阻器通常选限流接法，选其阻值与其他电阻的阻值
比较接近的。变阻器分压接法时，选阻值较小而额定电流较大的。
2、选择步骤：
⑴ 选出唯一器材。
⑵ 草画电路图。
⑶ 估算电流和电压最大值，确定实验器材。
伏安法测电阻
I=U/R
R=U/I
5（2000年全国物理高考实验题）从下表中选出实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
1.在虚线方框中画出电路图，表明所用仪器的代号；
2. 若选测量数据中一组来计算r1，则所用的表达式为r1=__________,式中各符号的物理意义是
规 格
器材（代号）
电流表（A1）
电流表（A2）
电压表（V）
电阻（R1）
滑动变阻器（R2）
电池（E）
电键（K）
导线若干
量程10mA，内阻r1待测（约40W）
量程500mA．内阻r2=750W
最程10V、内阻r3=10kW
阻值约100W，作保护电阻用
总阻值约50W
电动势1.5V，内阻很小
（二）下列情况均为0分
①A：连线不到位
B：交叉连线记0分
C：电压表正负接错记0分
②连线与原理图不匹配 0分
③两电压表换位和滑动变阻器无箭头，均记0分。
看山是山
看水是水
再认知：
看山不是山
看水不是水
看山还是山
看水还是水
RV
RA
G
Ａ
V