高中物理 《伏安法测电阻》学案2 教科版选修3-1

伏安法测电阻

【学生须知】

电阻的测量是近年来高考的热点，也是高考难点。在很多复杂多变的测量电阻的电路设计中，其本质思想都是伏安法测电阻。课本中所涉及的电学实验，也大部分都用到了伏安法测电阻的思想。 【学习目标】

1.理解伏安法测电阻的原理，会讨论伏安法测电阻的误差. 2.正确选择安培表内接法和外接法。 【学习重点】

1.伏安法测电阻的两种接法 2.掌握测量电阻的电路选择方法 【学习难点】

1.伏安法测电阻两种接法的测量误差的讨论， 2.测量电路的选择方法 【学习过程】 一.实验原理 根据欧姆定律RU，用电压表和电流表分别测出待测电阻两端电压U和通过待测电I阻的电流I，就可求出其电阻值。 二．实验电路

1．工作电路（电流表的内外接）

用伏安法测电阻，可以用两种方法把电压表和电流表接入电路。如图1甲、乙所示。图甲称为电流表的外接法，图乙称为电流表的内接法：

由于电流表和电压表内阻的影响，不管采用哪种接法，都将导致系统误差。设电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA。 ①原因分析:

a.采用外接法:由于电压表内阻RV分流,使电流表的读数比通过RX的电流大 则:,得R测小于RX

RRRUVX当RV〉〉RX时，RRX IRVRXb.采用内接法:由于电流表内阻RA分压,使电压表的读数比RX两端的电压大

则:得R测大于RX

URARX当R〈〈RX时，RRX

AI[设问]：为了尽量使R测与RX接近,应用如何选择连接方式？得出： ②电路选择判断方法:

a.当RX较大、且满足RX>>RA时 ,应采用内接法，因为这时安培表的分压作用较微弱。 b.当RX较小、且满足RX<R

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练习：《三尺讲台》P，变式3-1 236．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

因此，常有这样的说法“外接法测量小电阻，内接法测量大电阻。”而在实际的应用中可以采用试探的办法来确定那种方法比较好。如图2所示，让电压表的一端接在电路上的点a，另一端先后接到点b与点c，注意观察两个电表的示数。若电流表示数有明显变化，则待测电阻跟电压表的内阻可比拟，电压表应该接在a、c两点；若电压表的示数有显著变化，则待测电阻值跟电流表的内阻可以比拟，电压表应接在a、b两点。【学生练习】第．．．．．．．1.．．题 ．

2．供电电路（滑动变阻器的接法）

①分析：供电部分与滑动变阻器相连，滑动变阻器有限流和分压两种作用，因此也有两种接入电路的方法。如图3甲、乙所示。图甲为限流接法，图乙为分压接法。RZ代表工作部分电路。

滑动变阻器用作限流时，用以控制或调节电路中的电流。此电路中，工作电路两端电压U的调节范围（ERZ，E），获得较大的调节范围，必须测量小的电阻，同时电路中

RRZ的消耗的功率较小，可以节约能源。故此电路多用来测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比差不多或比滑动变阻器的总电阻略小，约在5倍以内）。

滑动变阻器用作分压时，它是从滑动变阻器R上分出一部分电压加到工作电路上。当滑动触头从a端向b端滑动时，工作电路两端电压U的变化范围（0，E）。在滑动变阻器R工作安全的条件下，应该是滑动变阻器R越小越好，调节R的过程中，工作电路两端的电压U变化比较明显，因此多用来测量阻值大的电阻。 ②总结：

a．两种电路比较：

分压接法的优势是：电压变化范围大。

限流接法的优势：在于电路连接简便，附加功率损耗较小。 b．电路选择原则：

Ⅰ.两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法。

Ⅱ.当负载电阻Rx 较小，变阻器总阻值R 较大是Rx 的几倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，一般用限流接法。

Ⅲ.当负载电阻Rx 较大是R 的几倍时，变阻器总阻值R较小，限流接法对电流，电压的作用不明显，一般选分压接法。

Ⅳ.实验要求电压从零开始取，一定用分压接法。

Ⅴ.关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置：分压打到最小；限流打到最大值。 Ⅵ.关于分压与限流：考试多数考分压。 C．器材选择原则：

Ⅰ.注意电表的量程，滑动变阻器的最大电流。 Ⅱ.电表示数为满刻度的

2左右时，读数准确。 3Ⅲ.关于滑动电阻器的选择：分压时选小的；限流时选大的。

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【学生练习】

1.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

培表示数变化显著，则P 应接在 处，如果伏特表示数显著变化，则P 应接在 处。

2．《三尺讲台》P236例4。 3．《三尺讲台》P236，变式4-1。

4．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测电流表A1的内阻r1。要求方法简单，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。 R a P A b V 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） 开关（S） 导线若干 规 格 量程10mA，内阻r1待测（约40Ω） 量程500μA，内阻r2=750Ω 量程10V，内阻r3=10kΩ 阻值约为100Ω，作保护电阻用 总阻值约50Ω 电动势1.5V，内阻很小 ⑴在右边的方框中画出实验电路图，标明所用器材的代号。

⑵若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=____，式中各符号的意义是______。

5．某电压表的内阻在20 kΩ～50 kΩ之间，现测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材。

待测电压表V（量程3 V） 电流表A1（量程200 μA） 电流表A2（量程0.6 mA） 滑动变阻器R（最大阻值1 kΩ） 电源E （电动势4 V） 开关S （1）所提供的电流表中，应选用_______（填写字母代号）

（2）为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的实验电路图。

6．实物图连接练习

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【综合拓展】

1．电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻

V A A2 R V1 V2 A1

2．两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻

3．两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻

R V1 R A 1 A2 V2

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