高中物理电学实验

(共37张PPT)
三、伏安法测电阻的两种典型实验电路
1.安培表外接法
2.安培表内接法
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
问题：被测电阻大约5欧，伏 特表内阻约为5000欧，安培表内阻约为0.5欧，若用伏安法测电阻，采用什么接法？
伏安法测电阻练习题
1．某同学用伏安法测电阻，分别采用电流表内接法和外接法，测量某Rx的阻值分别为R1和R2，则测量值R1，R2和真实值Rx之间的关系是 [ ]
A．R1＞Rx＞R2 B．R1＜Rx＜R2
　 C．R1＞R2＞Rx D．R1＜R2＜Rx
2．为测某电阻R的阻值，分别接成图3所示的甲、乙两电路，在甲电路中电压表和电流表的示数分别为3V、3mA，乙电路中两表示数分别为2．9V和4mA，则待测电阻的值应为 [ ]
　　A．比1000Ω大一些
　　B．比1000Ω小一些
　　C．比725Ω大一些
　　D．比725Ω小一些
3．采用电流表内接法电路测电阻时，电压表的示数是1．2V，电流表的示数为0.48A，电流表内阻是0．2Ω，则被测电阻的真实值为______。
4．如图7所示，用伏安法测电阻R0的值时，M、N接在恒压电源上，当S接a时电压表示数10V，电流表示数0.2A；当S接b时，电压表示数12V，电流表示数0.15A。为了较准确地测定R0的值，S应接在____点，R0的真实值为____Ω。
5、先后按图中（1）、（2）所示电路测同一未知电阻阻值Rx，已知两电路的路端电压恒定不变，若按图（1）所示电路测得电压表示数为6V，电流表示数为2mA，那么按图（2）所示电路测得的结果应有（ ）
（A）电压表示数为6V，电流表示数为2mA
（B）电压表示数为6V，电流表示数小于2mA
（C）电压表示数小于6V，电流表示数小于2mA
（D）电压表示数小于6V，电流表示数大于2mA
1、实验室提供如下器材：
A、待测电阻Rx(阻值约50Ω)
B、电压表Vl(量程0～3V，内阻10kΩ)
C、电压表V2(量程0～15V，内阻50kΩ)
D、电流表A(量程0～15mA，内阻200Ω)
E、滑动变阻器R(最大值为10Ω)
F、直流电源E(电动势约4.5V)，
H、螺旋测微器，刻度尺，
I、电键，导线若干。
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
电路选择设计思想：
板书
电路选择
方法
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
1、实验室提供如下器材：
A、待测电阻Rx(阻值约50Ω)
B、电压表Vl(量程0～3V，内阻10kΩ)
C、电压表V2(量程0～15V，内阻50kΩ)
D、电流表A(量程0～15mA，内阻200Ω)
E、滑动变阻器R(最大值为10Ω)
F、直流电源E(电动势约4.5V)，
H、螺旋测微器，刻度尺，
I、电键，导线若干。
2、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有－标有“6V，1.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：
A、直流电源 6V（内阻不计）
B、直流电流表0～3A（内阻0.1Ω以下）
C、直流电流表0～300mA（内阻约为5Ω）
D、直流电压表0 ～15V
D、直流电压表0～10V（内阻约为15kΩ）
E、滑动变阻器0～10Ω 2A
F、滑动变阻器0～1kΩ 0.5A
3、从下列给出的器材中选出适当的实验器材，设计一个测量阻值约为15kΩ电阻Rx的电路，要求方法简捷，Rx两端的电压从零开始变化，尽可能提高测量的精度。
A、电流表A1（量程100μA，内阻r1约为50Ω）
B、电流表A2（量程500μA，内阻r2约为500Ω）
C、电压表V1（量程10V，内阻r3=15KΩ）
D、电压表V2（量程3V，内阻r4=10KΩ）
E、滑动变阻器R1（阻值0～50Ω，额定电流为1A）
F、滑动变阻器R2（阻值0～1kΩ，额定电流为0.1A）
G、电池（E＝3V，内阻很小，但不能忽略）
H、电键，导线若干。
4、有一阻值在100Ω—200Ω之间，额定功率为0.25W的电阻，现用伏安法较准确地测定它的电阻，实验室中备有：
A、量程为50mA，内阻20Ω的电流表。
B、量程为3A，内阻为0.01Ω的电流表。
C、量程为5V，内阻为10kΩ的电压表。
D、量程为10V，内阻为20kΩ的电压表。
E、全值电阻为50Ω，允许通过电流为2A的滑线变阻器。
F、全值电阻为1000Ω，允许通过电流为0.1A的滑线变阻器。
G、12V低压直流电源。 H、电键、导线
串、并联电路的特点
电流 电压 电阻
串联电路
并联电路
一　小量程的电流表G（表头）
1　表头G的构造
永磁体和放入磁体中的可动线圈
2　工作原理
　 ①θ∝I：在表头刻度盘上标出电流值就可以测量电流。
② θ ∝ U ：如果在刻度盘上标出电压值，就可以测量电压
3.表头G的参数
③满偏电压Ug :
②满偏电流：Ig
①内阻：Rg
电压表V＝表头G＋串联分压电阻
二　表头G改装成电压表V
1.改装的原理
2.分压电阻的计算
分压电阻:
电压表内阻:
满偏电压:
　例1　有一满偏电流Ig=3mA,内阻Rg=50Ω的电流表G。把它改装成量程为3V的电压表，应串联一个多大的电阻？
解 电流表G的满偏电压为:Ug=Ig Rg=0.03V
则分压电阻分得的电压为：UR＝U-Ug=2.97V
由欧姆定律可以求出分压电阻为：
　
【结论】改装后的电压表内阻变大，量程越大，内阻越大。
理想情况：Rv →∞(断路)
电流表A＝表头G＋并联的分流电阻
三　表头G改装成电流表A
1,改装原理
2 分流电阻的计算
分流电阻
电流表内阻
例2 有一满偏电流Ig=3mA,内阻Rg=50 Ω的电流表G，把它改装成量程为3A的电流表，则需并联一个多大的电阻？
【结论】改装后的电流表内阻变小,量程越大,内阻越小。
R=0.05 Ω
理想情况：RA→0（短路）
实验 测定电池的电动势和内电阻
1、实验目的
（1）掌握测量电池电动势和内电阻的方法。
（2）学会利用图线处理数据的方法。
2、实验器材：
二节电池，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干。
3、实验原理：
为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图象处理实验数据。
A
＋
－
.
.
图2
ε
K
R
.
V
＋
－
误差分析另类方法
甲图：
误差来源于电压表的分流作用
A
V
S
甲
R
真实
U
I
E真
E测
U1
U2
4、实验步骤：
1．电流表用0.6A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路．
2．把电阻器的滑动片移到一端使阻值最大．
3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量几组I、U值．
4．打开电键，整理好器材．
5．处理数据，用作图法求出电动势和内电阻的值．
5．误差分析：
用伏安法测电源电动势和内电阻时，也有两种不同的电路如图所示．由于电流表、电压表内阻的影响，两个电路在测量中都存在一定的误差，具体分析如下：
若都不考虑电表内阻的影响，只要改变R的大小，测出两组U、I值，即可得方程：
解之可得：
（4）在画U—I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。
（5）干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U—I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。
0
1.5
1.0
0.8
0.4
0.6
0.2
1.1
1.2
1.3
1.4
U
I
不考虑
指针式多用电表
红、黑测量表笔
【练习1】欧姆表调零后，用“×10”档测量一个电阻的阻值，发现指针偏转角度很小，则下列说法和做法中正确的是（ ）
　A、这个电阻的阻值很小
　B、这个电阻的阻值很大
　C、为测得更准确些，应当换用“×1”档，并且重新调零后进行测量
　D、为测得更准确些，应当换用“×100”档，并且重新调零后进行测量
BD