当前位置:文档之家› 高中物理伏安法测电阻(分压限流选择与内外接法误差分析)

高中物理伏安法测电阻(分压限流选择与内外接法误差分析)


可见,只有选用分压式接法。 ⑷线路连接如下:
(2)电表的读数一般不应小于量程的3. 2.电表的读数方法
最小分度是“1”的电表,测量误差出现在下一位,下一位 1
按10估读,如最小刻度是 1 mA 的电流表,测量误差出现在 毫安的十分位上,估读到十分之几毫安.
【例 2】 如图 5 甲是学生实验用的有两个量程的电 流表刻度盘,当用“+”和“-0.6”两接线柱时, 能测量的最大电流是________ A,对应刻度盘上每 一小格代表________ A,图中表针示数为_____ A; 当使用电流表的“+”和“-3”两接线柱时,对应 刻度盘上每一小格代表________ A,图中表针示数 为________ A.
【例 3】 用伏安法测金属电阻 Rx(约为 5 Ω)的值,
已知电流表内阻为 1 Ω,量程为 0.6 A,电压表内 阻为几千欧,量程为 3 V,电源电动势为 9 V,滑 动变阻器的阻值为 0~6 Ω,额定电流为 5 A,试
画出测量 Rx 的原理图.
解析 待测金属电阻 Rx≪ RA·RV.应采用电流表外接
< R测
UV IA
R真
UR IR IV
R测
R RV R RV
•误差原因:电压表的分流,分流越小, 误差越小.
•适合测量小电阻,即R<<RV.
电流表内接法
V
电压表示数 UV U R RA
AR
电流表示数 I A I R
R测 R RA
> R测
UV IA
R真
UV
UR IR
•误差原因:电流表的分压,分压越少, 误差越小.
在安全(I 滑额够大,仪表不超量程,用电器上的电流、电压
不超额定值,电源不过载)、有效(调节范围够用)的前提下,若
R 用≤R0,原则上两种电路均可采用,但考虑省电、电路结构简单, 可优先采用限流接法;而若 R 用≫R0,则只能采用分压电路.
二、电阻的测量: 伏安法
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,
范围较小.要使限流电路的电压和电流调节范围变大,
可适当增大 R0.另外,使用该电路时,在接通前滑片
P 置于电阻最大的位置.
2.分压式
Rx
R
E
图中变阻器起分压作用,求待测 电阻Rx的电压可调范围:
0~E
实质上滑动变阻器的左边部分与 R 用并联后再与滑动变
阻器的右边串联.注意滑动变阻器的两端都有电流流过,且
R A
V
RX=25KΩ ∴RX>R’
因此采用安培表内接法
R A
V
3. 图为伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实 物图。器材规格如下:
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
电源(15V,额定交流1A)
滑动变阻器(0~1KΩ,额定功率1W)导线,开关。
为使测量的结果达到较高的准确度,
则: (1)控制电路应采用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画出实验电路图
分析:
(1) RX>R ,因此采用分压式接法
(2) R' RA×RV 0.3´ 100 5.5KW
如右图所示. 答案 A1 V1 见解析图
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)
RX
a
b
A
R。
V
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,
根据器材规格和实验要求连接实物图
根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。
分 ⑴由于待测电阻大于滑动变阻器的全值电阻,所以变阻器应采 析 用分压式接法。
⑵由于RA与RX相当,而RV>>RX,所以,采用安培表外接式。 ⑶若选用限流式接法,则通过回路的最小电流为:
I min
Rx
U0 R RA
100
4 15 50
A 24mA10mA
法.
如果采用变阻器限流接法,负载
5
45
R x 的电压 U min=6+5×459 V=11 V,
U max=9 V,调节范围11~9 V,显
然所提供的电压表量程不够,应
采用分压接法,原理电路应如右图所示.
答案 见解析图
【例 4】 用伏安法测量某电阻 Rx 的阻值,现在实验器材
如下:
A.待测电阻 Rx:范围在 5~8 Ω,额定功率 1 W
B.电流表 A1:量程 0~0.6 A(内阻 0.2 Ω) C.电流表 A2:量程 0~3 A(内阻 0.05 Ω) D.电压表 V1:量程 0~3 V(内阻 3 kΩ) E.电压表 V2:量程 0~15 V(内阻 15 kΩ)
F.滑动变阻器 R:0~100 Ω
G.蓄电池:电动势 12 V H.导线,电键 为了较准确地测量,并保证器材安全,电流表应选 ________,电压表应选________,并画出电路图.
析:⑴ RX<R , 因此采用限流式接法
(2) R' RA×RV 500W
RX=100Ω, ∵RX<R’ ∴采用电流表外接法
RX
a
b
A
R。
V
2、要用伏安法来测量一个电阻RX(约为25KΩ) 。器材如下: 直流电流表(0~50μA,内阻r=0.3kΩ)
直流电压表(0~10V,内阻r=100kΩ)
(b)
RX a A b
VP
例.指针P分别接触a和b,发现电压表 示数无明显变化,电流表示数有明显
变化,则P应接 b .
三、电表的选择与读数
1.电表的选择
实验中,电表的选择首先要估算电路中电流、电压的调
节范围,依据电压、电流的调节范围选择电表.一般依据下
列原则:
(1)在不超过量程的前提下,选择小量程电表. 1
RU I
1、伏安法测电阻的两种电路
• 电流表接在电压表 两接线柱外侧,通常叫 “外接法”
• 电流表接在电压表 两接线柱内侧,通常叫 “内接法”
V A
R
V AR
因为电流表、电压表分别有分压、分 流作用,因此两种方法测量电阻都有误差.
电流表外接法
V
电压表示数 UV U R
A R
电流表示数 I A I R IV
图5
图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘,当使 用较小量程时,测量电压最大值不得超过________ V, 每小格表示________ V,图中指针示数________ V; 若使用的是较大量程时,则表盘刻度每小格表示 ________ V,图中指针示数________ V.
答案 对图甲:0.6 0.02 0.34 0.1 1.70 对图乙:3.0 0.1 2.20 0.5 11.0
第二章 电路
伏安法测电阻
一、限流和分压电路
1.限流式
Rx
E
R
图中变阻器起限流作用,求待测 电阻Rx的电压可调范围
Rx E ~ E Rx R
该电路的特点是:在电源电压不变的情况下,R 用 两 RU用端 ≥I的用电≥压R0调+U节R用范.即围电:压U≥和U电用≥流R不0U+能R用R调用;至电零流,调因节此范调围节:
A.待测电阻Rx:约55Ω, B.电流表A:量程0-3A (内阻0.1Ω) C.电压表V:量程0-15V (内阻4KΩ) 确定电流表的内外接方式。
例、如图所示电流表和电压表 的读数分别为10V和0.1A,电压表内 阻为500Ω,那么待测电阻R的测量 值比真实值 小 ,测量值为 100Ω , 真实值为 125Ω.
解析 待测电阻 Rx 的额定电流
Im=
P Rx=
1 5 A=0.45 A,
应选电流表 A1;额定电压 Um=
PRx= 8 V=2.8 V,应选电
压表 V1,由于临界电阻 R0= RA·RV=24.5 Ω>Rx,所以 Rx 应
认为其值较小,因此选用电流表的外接法测电阻;再确定
控制电路,由 R=100 Ω>10Rx,应选择限流式电路,其电路
•适合测量大电阻,即R>>RA
2、伏安法测电阻电路选择
当 R A R , 即R R RV
RARV , 该值为临界值;
• 若R RARV , • 若R RARV , • 若R RARV ,
内外接法均可; 采用电流表内接法; 采用电流表外接法;
例、用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有 实验器材如下:
电流不相同.该电路的特点是:在电源电压不变的情况下,
R 用两端的电压调节范围为 U≥U 用≥0,即电压可调到零,电 压调节范围大.电流调节范围为RE用≥I 用≥0.使用分压电路, 当 R0<R 用时,调节性能好.通电前,滑片 P 置于 A 端,使 U 用
=0.
3.两种用法的选择 如果滑动变阻器的额定电流够用,在下列三种情况下必须采 用分压接法: (1)用电器的电压或电流要求从零开始连续可调. (2)要求用电器的电压或电流变化范围大,但滑动变阻器的 阻值小. (3)采用限流接法时限制不住,电表总超量程,用电器总超 额定值.
R
cA
d
V
例、一个未知电阻,无法估计其电阻 值,某同学用伏安法测量此电阻,用如图 (a)(b)两种电路各测一次,用(a)图所测 数据为3.0V、3.0mA,用(b)图测得的数据 是2.9V、4.0mA,由此可知,用 (a) 图测 得Rx的误差较小,测量值Rx= 1000Ω .
相关主题