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电阻的测量(定值电阻、电表内阻、电源内阻).doc

2017-09-26 45页 doc 387KB 29阅读

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电阻的测量(定值电阻、电表内阻、电源内阻).doc电阻的测量(定值电阻、电表内阻、电源内阻).doc 电阻的测量(定值电阻、电表内阻、电源内阻) 伏安法变式 电阻测量面面观 ?????? G 电学实验的非常规方法 【类型一】 两只同种电表中的一个内阻已知,则已知内阻的电流表可以自测电压,已知内阻的电 压表可以自测电流( 第1页 【类型二】两只同种电表内阻都已知,则两只电表既可以自测电流,也可以自测电压,且各种接法都可以避免由于电表内阻引起被测电阻的误差( 类型三 两只同种电表内阻都未知,电表可以视为理想情况,此种情况可配合一个阻值已知的定值电阻 R 0...
电阻的测量(定值电阻、电表内阻、电源内阻).doc
电阻的测量(定值电阻、电表内阻、电源内阻).doc 电阻的测量(定值电阻、电表内阻、电源内阻) 伏安法变式 电阻测量面面观 ?????? G 电学实验的非常规 【类型一】 两只同种电表中的一个内阻已知,则已知内阻的电流表可以自测电压,已知内阻的电 压表可以自测电流( 第1页 【类型二】两只同种电表内阻都已知,则两只电表既可以自测电流,也可以自测电压,且各种接法都可以避免由于电表内阻引起被测电阻的误差( 类型三 两只同种电表内阻都未知,电表可以视为理想情况,此种情况可配合一个阻值已知的定值电阻 R 0完成实验( 定值电阻的测量方法 1(欧姆表测量 例[06北京卷]一多用电表的电阻有三个倍率,分别是×1、 ×10、×100。用×10档测量某电阻时,操作步骤正确,发 现表头指针偏转角度很小,为了较准确在进行测量,应换 到 档,如果换档后立即用表笔连接待测电阻进 行读数,那么缺少的步骤是 ,若补上 该步骤后测量,表盘的示数如图,则该电阻的阻值是____________Ω。 分析: 多用电表测电阻时,表头指针偏转角度很小,说明所选的倍率小,测量误差大,故中应选 3 ×100的倍率,并重新调零后才可正确测量,由表头中示数知被测电阻的值为2.2×10Ω(或2.2kΩ)。 点评:多用电表测电阻简单、方便、直观,基本原理是闭合电路的欧姆定律。应用多用电表测电阻时应把握好几个关键:(1)因流经表头的电流与被测电阻的阻值是非线性关系,故电阻刻度是不均匀的(2)被测电阻为零即红黑表笔短接时,流经电流计的电流最大,故电阻的零刻度线在表头的右端处(电流计指针满偏处),当红黑表笔断开时,流经电流计的电流为零,指针位置为欧姆刻度的无穷大处(表头左端是流为零处),故当表头指针偏转角度较小时,可能是所选倍率小或被测电阻阻值较大(3)多用电阻测电阻,当指针在中央附近时误差较小,所以应选择合适的倍率,但更换不同倍率的档位时必须重新进行欧姆调零。(4)因多用电表作欧姆表使用时内部有电源,故使用时被测电阻要与其他元件和电源断开,两手也不能同时接触两表笔的金属部分。 2(伏安法 例(在“测定金属的电阻率”实验中,若粗估金属丝的电阻Rx约为3Ω,为减小误差,要求金属丝发热功率P<0.75W,备有的部分器材有: A(6V的电池组 B、电流表(0—0.6A,内阻0.5Ω) C(电流表(0—3A,内阻0.01Ω) D、电压表(0—3V,内阻1kΩ) E(电压表(0—15V,内阻5kΩ) F、滑动变阻器(0—100Ω,额定电流1A) G(滑动变阻器(0—20Ω,额定电流1A) 第2页 (1)上述器材应选用的是_____________。(用字母代替) (2)画出实验电路图) 3(替代法 例1:在某校开展的科技活动中,为了要测出一个未知电阻的 阻值R,现有如下器材:读数不准的电流表A、定值电R、电 阻箱R、滑动变阻器R、单刀单掷开关S、单刀双掷开关S、1212 电源和导线。 (1)画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。 (2)写出主要的实验操作步骤 解析:(1)实验电路如右图所示。 (2)?将S与Rx相接,记下电流表指针所指位置 2 ?将S与R相接,保持R不变,调节R的阻值,使电流表的指针在原2121 位置上,记下R的值,则Rx,R。 11 例(某同学设计用以下器材测量待测电阻:安培表、电阻箱、单刀双掷开关、待测电阻R、电源、限流电阻R。?请为该同学设计实验,画x0 出实验电路图,并简述实验步骤。?在实物图中用笔画线当导线,将器材连成实验电路。(其中有两根线已经 Rx a 连好,不得改动)。?本实验中能b c 否用滑动变阻器代替电阻箱,? 本实验能否用一个刻度不准但灵 敏度很好,量程也合适的电流表来A R0 代替安培表, 解:?电路图如右,步骤略。 ?图略。?不能。?能。 这种测电阻方法的优点是没有系统误差。 4(*“相消法”测电阻。 例(用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,测量结果总存在系统误差。按下图所示的 电路进行测量,可以消除这种系统误差。该实验的第一步是:闭合电键S,将电键S接2,调节滑动变阻12器R和r,使电压表读数尽量接近量程,读出这时电压表和电流表的示数U、I。P11S2 V 请接着写出第二步,并说明需要记录的数据:_________________。由以上记录数2 1 据计算被测电阻R的表达式是R=______。 xxA RRX P 解:第一步测得的U和I之比是R、R和电流表内阻R的总电阻;第二步应11xpg 保持滑动变阻器的值不变,调节,使电压表读数尽量接近量程,(这样读数的Rrpr S1 有效数字位数较多),读出这时电压表和电流表的示数、,则和之比是UIUI2222R和R的总电阻。由于两次测量中R和R的值是不变的,因此只要将两次测得的pgpg UU12总电阻相减,就能得到R的准确值。因此,。 xR,,xII12 第3页 5(*“电桥法”测电阻。 例(电桥法测电阻的电路图如下。利用给出的器材中G为灵敏电流表,R是均匀长直电阻丝,R为已0知阻值的定值电阻,R为被测电阻。实验中还需要什么测量仪器,写出测量R的实验步骤,并写出利用测xx量数据表示R的表达式。 x 解:还需要米尺(测量左右两部分电阻丝的长度L、L)。连接图略。按图接好电路后,移动滑动触头12 P,使电流表指针指在中央零刻度处。用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度L、1 R Rx G L1L,得。 此方法的好处也是没有系统误差。 2R,RXR 0L2 6(安安法测电阻 例、用以下器材测量一待测电阻的阻值,器材如下: 电流表(量程250mA,内阻r为5) ,A11 电流表(量程300mA,内阻r约为5) ,A22 待测电阻R(阻值约为100) ,x 滑动变阻器(最大阻值10) R, 电源E(电动势约10V,内阻约为1) ,单刀双掷开关S,导线若干 (1)要求方法简单,并能测多组数据,画出实验 电路原理图,并标明器材代号。 (2)实验中所要直接测量的物理量是 ,用测得的量表示待测电阻R的阻x 值计算公式为R 。 x 分析:测量R的电阻需知道R的两端的电压与流过它的电流,因电流表内阻r已知而 Axx11 电流表内阻r不确定,故可用与R并联测得R两端的电压为U=I r,用测与R的电流之AAAA2xxx11x2121和I,从而可得R上的电流I= I- I 由R=U/I 2xx21 xxx 可得R= I r/(I- I),故实验中直接测量的物理量有两安培表的示数即x1121 I、I。 12 又因变阻器的阻值比被测电阻小得多,实验要求测量多组数据,故变阻器以分压式接入电路中,电路图如上图所示。 点评:此题用两安培表法测电阻,因电流表的内阻已知,则可起到电压A1 表的作用,利用并联电路两端电压相等得R两端的电压是解决本题的关键,实x 验中应注意电流不宜过大,以免烧坏两电流表。 第4页 7(伏伏法测电阻 例(04吉林理综)用以下器材测量一待测电阻R的x阻值(900,1000Ω): 电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V; 电压表V,量程为1.5V,内阻r,750Ω; 11 电压表V,量程为5V,内阻r,2500Ω; 22 滑线变阻器R,最大阻值约为100Ω; 单刀单掷开关K,导线若干。 1(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的,3试画出测量电阻R的一种实验电路原理图(原理图x 中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。 (2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 (3)若电压表V的读数用U表11 示,电压表V的读数用U表示,22 则由已知量和测得量 表示R的x 公式为R,_________________。 x 分析:(1)题中无电流表不能用伏安法测电阻,但可通过电 压表所测电压求得支路电流,从而用部分电路欧姆定律求出被测电阻的阻值,实验电路如下所示。 (2)实物连线如下图所示 第5页 UrU222(,) 对实验电路左图而言,由 或 , ,I,I,II,v2v2v1xRrUrx112 R,rx1 UUrrU1112x U=U可得出R= I,I,x1 xv1xrRUr,Ur1x2112 R(U,U)(U,U)x2121对实验电路右图而言,由= 可得 R=rx1 UUr111 点评:此题用两伏特表测电阻,因电压表内阻已知,可起到电流表的作用,从而由部分电路欧姆定律求得待测电阻R的阻值,同时利用串联电路中电阻两端电压与电阻成正比分配关系可求得R的阻值,此题xx为考查考生综合分析与创新能力的好题。 电表内阻的几种测量方法 一、电流表内阻测量的方法 Ig灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。它有三个参数:满偏电流、满偏时 UrIrgggg电流表两端的电压和内阻。一般灵敏电流表的为几十微安到几毫安,为几十到几百欧姆,U,Irggg也很小。将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻,根据提供的器材不同,可以设计出不同的测量方案。练习用多种方法测定电流表的内阻,可以培养学生思维的发散性、创造性、实验设计能力和综合实验技能。本节课拟谈几种测定电流表内阻的方法。 1、利用两个电流表法测电流表的内阻. (“安安”法测电流表的内阻) “安安”法是利用两块电流表测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电流表测电压(或算电压),此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。设计电路时除考虑电流表的量程外,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。 [例] 从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表A的内阻r,要求方法简捷,有尽11 可能高的精确度,并测量多组数据。器材(代号)与规格如下: 电流表A,量程10mA,内阻待测(约40Ω); 1 电流表A,量程500μA,内阻r =750Ω; 22 电压表V,量程10V,内阻r =10kΩ 2 电阻R,阻值约为100Ω;滑动变阻器R,总阻值约50Ω; 12 电池E,电动势1.5V,内阻很小;电键K,导线若干。 (1)画出实验电路图:标明所用器材的代号。 (2)若选取测量中的一组数据来计算r,则所用的表达式r = ,式中各符号的意义是: 。 11 2、比较法 两个电流表法是利用两块电流表测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电流表测电压(或算电压),此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。设计电路时除考虑电流表的量程外,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。 某些问题中,因实验器材不具备(缺电流表或电压表),或因实验条件限制,或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理,用“伏安法”的替代形式——“比较法”来设计实验方案。 例7(从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A的内阻r。要求方法简捷,有尽可能11 高的测量精度,并能测得多组数据。 第6页 器材代号 规格 电流表(A) 量程100mA,内阻r待测(约40Ω) 11 电流表(A) 量程500uA,内阻r,750Ω 22 电压表(V) 量程10V,内阻r=10kΩ 3 电阻(R) 阻值约100Ω,作保护电阻用 1 滑动变阻器(R) 总阻值约50Ω 2 电池(E) 电动势1.5V,内阻很小 开关(K) 导线若干 (1)画出电路图,标明利用器材的代号。 (2)若选测量数据中的一组来计算r,则所用的表达式r,________________,式中各符号的意义是11 ____________________________________。 解析:分析题意知道需测量电流表A的内阻,按常规思想应用伏安法,将1 电压表并联在待测电流表两端,但经分析即使该电流表满偏时两端电压仅为0.4V,远小于10V量程。这恰恰就是本题设计考核学生应变能力的“陷阱” 根据所列仪器的特点,电流表A2内阻已知,由此可采用两电流表并联,因为两电流表两端电压相等即可省去电压的测量,从而减小实验误差,由Ir,Ir2211 Ir22得r= 1I1 此题也可理解为“将已知内阻的电流表A当成电压表使用”。这实际也是伏安法的一种推广形式。 2 3、利用“加R”法测电流表的内阻 “加R”法又叫“加保护电阻”法。在运用伏安法测电阻时,由于电压表或电流表的量程太小或太大, 为了满足安全、精确的原则,加保护电阻的方法就应运而生,设计电路时不仅要考虑电压表和电流表的量 程,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。 0.1,,0.2,【例】某电流表的内阻在之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下: A0.6A1A. 待测的电流表(量程); V2k,1B. 电压表(量程3V,内阻约); RR10,5,12C. 滑动变阻器(最大电阻); D. 定值电阻(阻值); E. 电源E(电动势4V) F. 电键S及导线若干。 A1(1)画出实验电路图;(2)如测得电压表的读数为U,电流表的读数为I,则电流表内阻的表达 R,A式为: 。 分析与解:许多考生读完此题,就知道实验原理是伏安法,由于设计电路时没有考虑电压表和电流表 0.1,,0.2,的量程,当然做不正确。少数考生想到电流表的内阻在之间,量 0.6A0.12V程为,电流表上的最大电压为,因而电压表不能并联在电流表的两端,由于缺乏创新意识,也做不正确。只有极少数有“加R”法新理念的考生才 R5,2能做正确,因为本题必须将一个阻值为的定值电阻与电流表串联,再与 第7页 电压表并联,才满足要求;再者量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势(4V),但可在电路中接入滑动变阻器进行保护;滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求,但考虑限流的连接方 A1式节能些,因而滑动变阻器采用限流的连接方式。故本题设计电路图如图所示;电流表内阻的表达式为: UR,,RA2I。 4、半偏法 这种方法教材中已做介绍。中学物理实验中常 测定J0415型电流表的内阻。此型号电流表的量程 0,200,A500,为,内阻约为,实验电路如图所 示。 SS21操作要点:按图1连好电路,断开,闭合, S2调节变阻器R,使待测电流表G的指针满偏。再将 ,R也闭合,保持变阻器R接在电路中的电阻不变,调节电阻箱使电流表G的指针半偏。读出电阻箱的示 ,rR,g,R值,则可认为。 IG S22实验原理与误差分析:认为闭合后电路中的总电流近似不变,则通过电阻箱的电流近似为。所 S2以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。实际上闭合后电路中的总电流要变大,所以通过电阻箱的电 IG 2流要大于,电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。为了减小这种系统误差,要保证变阻器接在电路中 ,R,100R的阻值,从而使S闭合前后电路中的总电流基本不变。R越大,系统误差越小,但所要求的电 60k,源电动势越大。实验中所用电源电动势为8——12V,变阻器的最大阻值为左右。 例[06江苏卷.13] 现在按图?所示的电路测量一节旧干电池的电动势E(约1.5V)和内阻r(约20Ω),可供选择的器村如下: 电流表A、A(量程(0,500μA,内阻约为500Ω), 12 滑动变阻器R(阻值0,100Ω,额定电流1.0A), 定值电阻 R(阻值 约为100) 1 电阻箱 、(阻值 0,999.9Ω),开关、导线若干。 RR23 由于现有电流表量程偏小,不能满足实验要求,为此,先将电流表改 装(扩大量程),然后再按图?电路进行测量。若按图?电路测量A的内阻,2 第8页 以下给出了实验中必要的操作。 A(断开S B(闭合S、S 112 C(按图?连接线路,将滑动变阻器R的滑片调至最左端,R调至最大 2 D(调节R,使A的示数为I,记录R的值。 2112 E(断开S,闭合S 23 F(调节滑动变阻器R,使 A、A的指针偏转适中,记录A 的示数I 1211 请按合理顺序排列实验步骤(填序号): 。 分析:半偏法常用来测电表的内阻,此题中操作要领求是闭合S先调节R使待测电表A满偏,保12持R的触头位置不变,闭合S先调节电阻箱使待测电表A半偏,则电阻箱的读数与电表A的内阻相等。222故正确的操作顺序是C B F E D A。 点评:半偏法测电流表的内阻实质是利用并联电路的电流与电阻的分配规律来测量电阻,半偏法同样也可用来测电压表的内阻,但利用的是串联电路中电压与电阻的分配规律,二者的操作方法基本一致。 5、电流监控法 ,G实验中若不具备上述条件,可在电路中加装一监控电流表,可用与被测电 1.5V10k,流表相同型号的电流表。电源可用干电池,R用阻值为的滑动变阻器, 如图所示。 SS21实验中,先将断开,接通,调节变阻器R的值,使被测电流表G指针 IS,,,GGG,2R满偏,记下监控表的示值。再接通,反复调节变阻器R和电阻箱,使G的指针恰好半偏,而 rg,R的示值不变。这时电阻箱的示值即可认为等于G的内阻。这样即可避免前法造成的系统误差。 SS12用图所示电路测量电流表G的内阻,也可不用半偏法。将开关、均接通,读出被测电流表G的II,,GGG,R示值、监控表的示值、电阻箱的示值,则可根据 ,(I,I)R,GGr,gIG计算出电流表G的内阻。 6、代替法 S,G1按图所示连接电路,G为待测电流表,为监测表,为单刀单掷开 S2关,为单刀双掷开关。 SS,G21先将拨至与触点1接通,闭合,调节变阻器R,使监测表指针 S2指某一电流值(指针偏转角度大些为好),记下这一示值。再将单刀双掷开关拨至与触点2接通,保 第9页 ,G,R持变阻器R的滑片位置不变,调节电阻箱,使监测表恢复原来的示值,则可认为被测电流表G的内 阻等于电阻箱的示值。 用这种方法,要求监测表的示值要适当大一些,这样灵敏度较高,测量误差较小。 例(04北京理综)为了测定电流表A的内阻,采用如图1所示的电路。其中:1 A是待测电流表,量程为,内阻约为; 100,300,A1 A是电流表,量程是; 200,A2 R是电阻箱,阻值范围; 0~999.9,1 R是滑动变阻器; 2 R是保护电阻; 3 E是电池组,电动势为4V,内阻不计; S是单刀单掷开关, 1 S是单刀双掷开关。 2 (1)根据电路图1,请在图2中画出连线,将器材连接成实验电路。 (2)连接好电路,将开关S扳到接点a处,接通开关S,调整滑动变阻器R使电流表A的读数是150;,A2122然后将开关S扳到接点b处,保持R不变,调节电阻箱R,使A的读数仍为150。若此时电阻箱各旋,A2212钮的位置如图3所示,电阻箱R的阻值是_________,则待测电流表A的内阻__________ R,,,11g 分析:(1)本题中S应控制主干路,S为单刀双掷开关,连线时主线路12 应接于中心线柱上,变阻器为限流连接方式,故实物连线如上图所示。(2)开关S扳到接点a处与开关S扳到接点b处时电流表A的示数不变,则说222 明在两种情况下两支路的电阻相等,故电流表A的内阻与电阻箱的电阻相1 等,即为86.3。 , 点评:(1)对于电学实验中实物连线问题,要明确实验原理,画好实验电路图并按图连线,先连主线路(串联回路)后连支路(并联支路),连接过程中要注意变阻器的连接方式及电表所测何支路的电流与电压,同时注意开关在电路中的控制作用,连接完成后要依电流流向进行检测。(2)此题为替代法测安培表的内阻,操作时应注意滑动变阻器R在第一次调节好后触头位置应保持不变,以确保两电路的等效2 性。 7、电压表法 原则上得知电流表两端的电压U和通过它的电流I,就可以利 Ur,g0.1VI用计算出它的内阻。但若测量J0415型电流表的内阻,满偏时它的电压才是,用J0408型电 压表的3V量程测量,指针才偏转一个分度。这样因读数会引起很大的偶然误差。所以不宜用一般电压表直接测量电流表两端的电压。 可用如图所示电路,将待测电流表G与电阻箱串联后再与电压表并联。闭合开关S,调节变阻器和电阻箱,使电流表和电压表的指针均有较大的偏转,读出 第10页 ,UIR,r,gI,R电压表的示数U、电流表的示值I和电阻箱的示值,则据得出电流表的内阻。 1k,电源要用2节干电池,电压表用3V量程,用最大阻值为左右的变阻器。 8、用内阻、量程已知的电流表代替电压表 ,G1.5V按图连接电路,G为待测内阻的电流表,为内阻、量程已知的标准电流表,E为的干电池一节,R为阻值为几十欧姆的滑动变阻器。 ,G调节变阻器R,使两电流表的指针均有较大的偏转。读出电流表的示值 ,I,r,Ggr,g,rIIIg,GGG,设其内阻;读出被测电流表G的示值,则据可得出电流 表G的内阻值。 二、电压表内阻测量的几种方法 电压表内阻的测量是近年来高考的热点和亮点,其实电压表内阻的测量和一般电阻的测量一样,所不同的就是电压表可提供自身两端的电压值作为已知条件。因此,在测量电压表内阻的实验中,要灵活运用所学过的实验方法,依据实验原理和实验仪器,按照题设要求和条件进行合理的测量。 1. 利用伏安法测量(伏安法的推广) 对一些特殊电阻,如电流表或电压表内阻的测量,电路设计也有其特殊性:一是要注意到其自身量程 对电路的影响,二是要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。 电压表是测定电路两端电压的仪器,理想电压表的内阻可视为无限大,但实际使用的电压表内阻并不 0,3V3.5,4.5k,是无限大。为了测量某一电压表的内阻,给出的器材有:A. 待测电压表(,内阻在之 (0,50,)0,1mA1.5V间);B. 电流表();C. 滑动变阻器;D. 电源(的干电 UR,I池两节);E. 开关和若干导线。利用伏安法,测量电压表示数U和电流表 示数I即可,由于滑动变阻器最大阻值远小于被测内阻值,为了满足多测几组数据,利用作图法求电压表的内阻,应选用滑动变阻器分压式电路,电路如图所示。 例:某电压表的内阻在20kΩ~50kΩ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可供选用的器材:待测电压表V(量程3V)、电流表A(量程200uA)、电流表A(量程5mA)、电流表A(量程0.6A)、滑动变阻器R123 (最大值1kΩ、电源E(电动势4V),开关S。 (1)所提供的电流表中,应选用________________。 (2)为了减少误差,要求测量多组数据,试画出符合要求的电路图。 解析:因为通过电压表的电流必须由电流表测定,所以电流表与电压表应串联, 这实际上就是一种特殊的伏安法,电压表成了一个“可自报电压的大电阻”, 由于电压表内阻在20 kΩ~50kΩ之间,电流表内阻与电压表内阻相比可忽略不 计,而滑动变阻器R的阻值远小于电压表内阻,且实验要求测多组数据,因此 实验电路中变阻器应接成分压式,这样电压表的电流在80uA,200uA之间,故 U电流表应选A。根据电流表、电压表示数,可求得电压表内阻Rv, 1I 43 分析:当电压全部加在待测电压表上,电流的最大值为I?×10=200(,A),在保证表不被烧坏、max20 第11页 且读数比较准确时,应选电流表。另外为减小实验误差,又保证电压表不损坏(量程为3V),滑动变阻器应采用分压式接法接入电路。所以正确电路如图所示。 点评:此题为伏安法测电阻,但考查了电压表与电流表的非常规接法,即伏特表与安培表串联法测电阻,不愧为一道考查学生能力的好题。 例:[06全国卷I]现要测量某一电压表?V 的内阻。给定的器材有:待测电压表?V (量程2V,内阻约为4kΩ);电流表mA(量程1.2mA,内阻约500Ω); ? 直流电源E(电动势约2.4V,内阻不计); 固定电阻3个:R=4000Ω,R=10000Ω,R=15000Ω;电键S及导线若干 123 要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。 (1)试从3个固定电阻中选用1个,与其它器材一起组成测量电路,并在虚线框内画出测量电路的原理图。(要求电路中 各器材用题中给定的符号标出。) (2)电路接通后,若电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻R,______________。 V 分析:(1)伏安法测电阻的基本原理是部分电路欧姆定律。因电压表内mA V 阻较大,电流表指针偏转要求超过其量程的一半,故实验电路如上图所示, R1 E若选用电阻R,则并联电阻R,2000Ω,电压表读数U,?R,1并并R,rmA并S E E2.42.4×2000,1.92v,1V,电流表读数I,,A2000,5002000,500R,rmA并 ,0.00096A,0.96mA,0.6mA,R符合要求,同理可得R、R不符合要求,故选R。 1231 UU (2)电路接通后,通过R的电流I,,则通过电压表的电流为I,I,I,I,,所以电压1121RR11 RUU1表的内阻R,, VIRIU,21 点评:本题涉及实验器材选取和电路设计,对学生的分析综合能力提出了较高要求,解题时须根据测量要求和所提供的器材,由仪表的选择原则和基本规律为分析的切入点,同时此题要求测电压表的内阻,测量对象发生了变换,学生易形成思维定势,如何巧妙灵活地运用伏安法测电表的内阻是关键。伏特表既测量了R的电压又测量了自身的电压,安培表测的则是R与电压表的总电流,在求电压表内阻过程中应用11 了串并联电路的基本规律。 2、利用“伏伏”法测电压表的内阻 “伏伏”法是利用两块电压表测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电压表测电流(或算电流),此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形。设计电路时不仅要考虑电压表的量程,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。 第12页 [例] 为了测量量程为3V的电压表V的内阻(内阻约2000Ω),实验室可以提供的器材有: 电流表A,量程为0.6A,内阻约0.1Ω; 1 电压表V,量程为5V,内阻约3500Ω; 2 变阻箱R阻值范围为0--9999Ω; 1 变阻箱R阻值范围为0—99.9Ω; 2 滑动变阻器R,最大阻值约为100Ω,额定电流1.5A; 3 电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω; 单刀单掷开关K,导线若干。 (1)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V的内阻的实验电路,画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注),要求测量尽量准确。 (2)写出计算电压表V的内阻R的计算公式为R= 。 VV 分析与解:多数考生解答此题,毫不犹豫地套用伏安法,由于没有考虑电表的量程,当然做不正确。 2000,少数考生想到待测电压表的量程为3V,内阻约,电压表中的最大电流为 3I,A,1.5mA,0.0015A2000,认为电流表不能准确测量,但由于创新能力差,也做不正确。只有极少数有“伏伏”法新理念的考生才能做正确。 答案:(1)测量电压表V的内阻的实验电路如图所示。(2)电压表V的示数U, VURr2211电压表的示数,电阻箱的读数。根据欧姆定律,利用通过电压表的电流与 Ur1R,VU,UR21通过电阻的电流相等,算出电压表的电阻为。 3、利用欧姆表测量 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的,已知欧姆表刻度盘上中央刻度值为“20”,现用欧姆表测量一个内阻约为几千欧的电压表,实验中应把欧姆表选择开关调至×100挡,若欧姆表的读数如图所示,则 2500,该电压表内阻阻值为。 4、利用半偏法测量 RRVV方法一:用如图所示电路测量量程为1V的电压表的内阻(在 800,900,10,之间)。提供的器材还有:A. 滑动变阻器,最大阻值;B. 电阻 999.9,0.1,箱,最大阻值,阻值最小改变量为;C. 电池组:电动势约6 V,内阻可忽略不计;D. 导线和开关。实验方法和步骤是:? 断开开关S,按图3连接 b好电路;? 把滑动变阻器的触头P滑到端;? 将电阻箱的阻值调到零;? 闭合 R0开关S;? 调节滑动变阻器R的阻值,使电压表指针达到满偏;? 调节电阻箱的阻值,使电压表指针 RR0V达到半偏,读出此时电阻箱的阻值,即为电压表的内电阻的测量值。 3k,方法二:量程为3V的电压表V的内阻约为,要求测出该电压表内阻 第13页 0.1,9999.9,的精确值,实验中提供的器材有:A. 阻值范围为到的电阻箱;B. 开路电压约为5V,内阻可忽略不计的电源E;C. 导线若干和开关。实验电路如图所示,由于电源的电动势没有准确给出,先调节 R1VUE,2R,RRV11电阻箱阻值,使电压表指针指在中间刻度线,记下电阻箱的阻值,有? RVUE,R,RRV22再调节电阻箱阻值,使指针指在满偏刻度,记下电阻箱的阻值由串联分压规律:?, R,R,2RV12解??式得 5、利用已知电动势的电源和电阻箱测量 3k,E,6V量程为3V的电压表,其内阻约为,现要求测出该电压表内阻,实验器材有:电源,电动势, 0.1,9999.9,0.2A内阻不计;变阻器R,阻值范围,额定电流;开关和导线若干,实验电路如图所示,由于电源的电动势准确给出,只需调节R记下阻值,读出对应的电压值U,由 U,RRV,EU串联分配规律可得:。 6、 利用电流表和定值电阻测量 R200,0实验电路如图所示,图中E为电源(电动势为4V),R为滑动变阻器(最大阻值为),为 3.50k,2mA已知定值电阻(阻值为),A为电流表(量程为),V为一个有刻度但无刻度值的电压表(量 RSS3k,V12程约3V,内阻约),现要测电压表V的内阻。实验步骤如下:闭合开关、,调节R的滑动 UIm1触头使电压表V满偏,设满偏电压为,读出电流表A示数为,有 UmU,(I,)R10mRV? USSm12闭合,断开,调节R的滑动触头使电压表V满偏,读出电流表A U,IRIm2V2示数为,有? I,I12R,RVI2联立??式,可得电压表内阻 7、利用电压表和电阻箱测量(*“定值电阻分压法”测电阻)。 V11,实验室提供的器材有:A. 电池E:电动势约6V,内阻约;B. 电压表: rVr3k,2.5V2.5k,122量程3V,内阻约为;C. 电压表:量程,内阻约为;D. RR9999.9,0.1,12电阻箱:最大阻值,阻值最小改变量为;E. 滑动变阻器: 第14页 50,最大阻值为;F. 开关和导线若干。 VRR121要求用如图所示的电路测定电压表的内阻,当开关S闭合时,调节滑动变阻器和电阻箱。根 URRR11V11R,,V1UU,UU,U12121据串联电路电压分配原理有:,可得。 例(在如图所示的电路中,R是电阻箱,V是待测内阻的电压表,V是另一只电012RRx 0 压表,R是滑动变阻器。试根据此电路,设计出测定电压表V内阻R的实验步骤,并V1x1 写出由实验数据表示R的表达式。 xV2 解:读出电阻箱的示数R;读出电压表V、V的对应示数U、U。根据串联电路01212R U1电压和电阻成正比,可得: R,Rx0,UUK 21 此方法的好处也是没有系统误差。 8.利用“加R”法测电压表的内阻 [例6]( 06全国卷I)现要测量某一电压表?V 的内阻。给定的器材有: 待测电压表V(量程2V,内阻约为4kΩ); 电流表mA(量程1.2mA,内阻约500Ω); 直流电源E(电动势约2.4V,内阻不计); 固定电阻3个:R=4000Ω,R=10000Ω,R=15000Ω; 123 电键S及导线若干。 要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。 ?试从3个固定电阻中选用1个,与其它器材一起组成测量电路,并在虚线框内画出测量电路的原理图。(要求电路中各器材用题中给定的符号标出。) ?电路接通后,若电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻R,______________。 V 第15页 实验主要是如何演变 一、实验器材发生了变化 二、实验原理的变化 三、实验设计方法的变化 四、实验背景的变化 【如】测定电源电动势和内阻,该实验可以如何演变, 通过外电路U、I、R关系的变换,闭合电路欧姆定律可以写成多种方式。因此,通过测量U和I、或者U和R、或者I和R都可以求得电动势和内阻。 电源电动势和内阻的测量 安安伏伏 伏 阻安阻安 伏 法法法法 法 要让学生感觉到都是换汤不换 药 这个“药”就是闭合电路欧姆定律 1.利用“加R”法测电源的内阻 rr[例] ( 05全国卷I)测量电源B的电动势E及内阻(E约为4.5V,约为1.5Ω)。可选用的器材如下: 量程为3V的理想电压表V; 量程为0.5A的电流表A(有一定内阻); 固定电阻R=4Ω; /滑动变阻器R; 电键K,导线若干。 (1)画出实验电路原理图,图中各元件需用题目给出的符号或字母标出。 (2)实验中,当电流表的读数为I时,电压表的读数为U;当电流表的读数为I时,电压表的读数112 r,为U,则可求出E= , 。(用I、I、U、U及R表示)。 21212 “伏伏”法、“安安”法、“加R”法等测量电阻的方法是伏安法原理同具体的测量实际相结合的产物,是伏安法的原理在电阻测量中的实际应用;是对伏安法测电阻原理的丰富和发展。如果大家掌握了这一电阻测量的实质,具体问题具体分析,就能在高考中创造性地完成电阻的测量这一类设计性实验,在高考中立于不败之地。 2、比例法 受一些特殊的实验条件限制,比如:电流(或电压表)表面上虽有刻度,但无刻度值(或刻度值模糊),这时我们不能直接读出电流或电压,但可根据电流或电压表刻度均匀的特点,通过测量其指针偏转格数用比例法完成测量。 第16页 例:现有一阻值为10.0Ω的定值电阻,一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值。要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案,(已知电压表内阻很大,电压表量程大于电源电动势,电源内阻约为几欧),要求: (1)画出实验电路图 (2)简要写出完成接线后的实验步骤 (3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_____________。 解析:(1)电路图如右图所示。 (2)?断开开关,记下电压表偏转格数N;?合上开关,记下电压表格数N。 12 (3)设电压表每偏转1格表示U,当K断开时,由闭合电路欧姆定律得: 0 E,U,NU 110 NUUN,N20212当K闭合后,有:E,U,,即E,N2U0,,联立两式解得:r,R。 rr2RRN2 若总电压恒定,只 电流表和电阻 电压表和电阻箱 若总电压恒定,只 有一只电压表 有一只电压表 箱替代电压表 替代电流表 R A RR xxR x R图9 A xA xR xV V V V A A 图6 图7 图8 图5 图10 (1)若没有电流表: ?若有二只电压表和电阻箱,用电压表和电阻箱串联充当电流表进行测量,因此设计如图6。 ?在图8基础上进而提出如果只有一只电压表能否测量,学生思考,给予适当提示:若总电压已知。 后可提出用图7的方法。进一步,总电压未知,但恒定,(当电源电路用分压,且变阻器阻值较小, 待测电阻较大时可近拟成立)则可用同一电路图测量—半偏法。 (2)若没有电压表: ? 若有二只电流表和电阻箱,同样可用电流表和电阻箱替代电压表,设计电路如图8。 ?若只有一只电流表和电阻箱,则可分别设计出如何如图9电路——电流表半偏法。 如图10电路—— 完全替代法。 学生在讨论、设计的同时,进行实际操作,学生对本实验就有一种全新的感觉,使他们的设计能得到及时的验证,激发学生的成就感,提高学习兴趣。同时学生对电阻的测量方法:伏安法、半偏法、完全替代法、有一个全面的了解,使学生明确如何下手设计测量电阻的电路,再进行电路设计练习。 例1:(2000全国高考题)从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A的内阻r ,11要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。 器材(代号) 规 格 电流表A 10mA,内阻r待测(约40Ω) 11 电流表A 量程量程500μA,内阻r=750Ω 22 电压表V 量程10V,内阻r=10KΩ 3 电阻R 阻值约100Ω,作保护电阻用 1 第17页 总阻值约50Ω 滑动变阻器R2 电池E 电动势1.5V,内阻很小 电键K 导线若干 (1)在方框中画出电路图,标明所示用器材的代号。(2)若选测量数据中的一组来计算r,则所用的表1达式为r=,?, ,式中各符号的意义是:,?,。 1 分析:此题必须要认真考虑实验仪器的安全性、实验数据的精确性和实验结果的现实性,进行探究性地设计实验方案,对培养学生思维的精致性和创新性很有好处。 (1)测量部分电路。R=U/I,I通过的电流,U为两端电压,因而根据电流,电压的测量方法可设计出:A ?电流由电流表自身测量,电压用电压表测量。因此电压表与电流表必须并联(无内外接引起的误差)如图11,但A两端电压最大为0.4V,电压表量程为10V,精确度不够,不能用。 1 ?由于A两端电压较电压表量程小得多,能否将电压扩大,设计出如图12、13电路,但R只是大约11阻值约100Ω,不可行(若有电阻箱,则此方案可行) ?从已知电阻,电流表可以测电压(U,IR)的方法得到启示,由于A电阻已知,相当于已知电阻,2 因而可测电压。设计出如图14电路。 R 1A 1 A A11A 1 R 1v A 2 A v 2 图14 图13 图11 图12 (2).提供电源的部分电路。从图15看测量电路两端电压最大为0.38V,如用限流连接形式如图5,电压最小约为0.7V,不可行。如串入R如图16,电压调节范围大约0.3――0.38V,不符合测多组数据的要1 求。因此必须选用分压连接形式,如图17。 最后形成完整电路如图18。对于保护电阻R连接在测量电路或提供电源电路都可以。 1 A1 测量电路 测量电路 A2 测量电路 R。 。 。 。 。 。 S S S 1R1 。 。 S 图17 图15 图16 图18 例题:为了测量量程为3V的电压表V的内阻(大约2000Ω),实验室提供如下器材: A.电流表A B.电压表V C.电阻箱R D.滑动变阻器 E.电池组(上面的器材可以你自己定) 从器材出发 1. 有电阻箱(替代法) 2.有电阻箱(半偏法) 3.串联电流表(伏安法) 4.串联电压表(伏安法) 5„„. 第18页 从测量方法出发 1.替代法(有电阻箱) 2.半偏法(有电阻箱) 3.伏安法(串联电流表,串联电压表) 4.非常规接法 *伏安法拓展: ?利用已知内阻的电压表 ?利用已知内阻的电流表 ?电压表、电流表混合用 (三)电表内阻的测量方法 1(互测法 2(替代法 3(半偏法 4(闭合电路欧姆定律计算法 (不计电源内阻) 以测量电表的内阻为例: 纵向:伏安法及变式 1(互测法: ?电流表、电压表各一只,可以测量它们的内阻: V A V A ?两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测另一只的内阻: A 2 VV2 1 A1 ?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: V1 R R AA1 2 V 2 横向:除伏安法外,还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律(计算法) 2 2 S S R R V G221?替代法 V G 121 1 V G R2 R1 2?半偏法 S2 R2 R1 S S1 2 S 3?闭合电路欧姆定律(计算法) V 1 R (电r E 阻不 第19页 计) 方法 原理电路 测量条件 可测物理量 备注 <>R或 XAR,RR测R,U/I R>RX测真 xAV伏安 法 已知电流表内阻且两表读数误差较测R,(U/I)-R XA内接 小 已知R且两表读数误差较小 测R= (U/I)-R xAX 电流表测伏安电压量程两表内阻未知且测电压的量程接近 测R,U/I A小时串分法 压电阻 电压表测伏安电流量程 两表内阻未知且测电流的量程接近 测R,U/I V小时并分法 流电阻 安安两表测电压的量程接近且已知A内1测R,IR/I A21A12 法 阻 伏伏两表测电流的量程接近且已知V内测R,1V2 法 阻 U/(U/R) 21V1 测R,A1已知R且两电流表读数误差较小 量程表A2(I-I)R/I 安安211大于表A1 法 内阻R且两电流表读数误测R,已知A1A1量程 差较小 IR/(I-I) 1A121 测R,V1已知R且两电压表读数误差较小 量程表V2UR/(U-U) 伏伏121大于表V1 法 内阻R且两电压表读数误测R,已知V1V1量程 差较小 (U-U)R/U21V11 其他 常见 方法 替代法 半偏法 电桥法 消除法 (四)一类借助图像法处理的上海实验试题 近几年的上海高考中,经常出现一类需要借助图像关系处理的实验题,该种题目处理技巧性强,并且 要求能够准确理解图像的物理意义,该类问题对于山东的命题不无导向作用,备考时也应引起足够的重视。 第20页 U(V) 【例题1】(2004年上海)两个额定电压为220V的白炽灯L和L的U 12 L L21200 特性曲线如图所示。L的额定功率约为 W;现将L和L串212– I 160 联后接在220V的电源上,电源内阻忽略不计。此时L的实际功率约2 120 为 W。 80 【解析】99,17.5 40 【备考提示】本题借助于图像信息,考查了用电器功率的计算以及用 I (A) 电器的串并联关系,解答时充分挖掘图像信息是解答的关键所在。同0.2 0.4 0.6 0 时要注意将L和L串联后接在220V的电源上时,在图像中的表达信12 息为:L和L在某一相同电流值下,电压和为220V,很多学生不能找出该隐含条件,从而造成第二问感到12 无从下手。 【例题2】(2004年上海)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象,用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压): I ( A ) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U (V ) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 ?在左下框中画出实验电路图。 可用的器材有:电压表、电流表、滑线变阻器(变化范围0 — 10 Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干。 ?在右图中画出小灯泡的U – I 曲线。 U(V) 1.6 1.2 0.8 0.4 ?如果将本题中的小灯泡接在电动势是1.5V,内阻是I(A) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 2.0 Ω的电池两端,小灯泡的实际功率是多少,(简 要写出求解过程;若需作图,可直接画在第?小题的方格图中) 【解析】?分压器接法(如下图所示)。?如下图所示。?作出电源的U,E,Ir图线,该图线与小灯泡的U – I 曲线相交于一点,由此可得小灯泡工作电流为0.35 A,工作电压为0.80 V,实际功率为0.28 W。 【备考提示】《研究小灯泡的伏安特性曲线》是高考考纲中规定的学生实验,对??两问学生在实验复习中已基本掌握,而第?问则对实验数据的处理进行了拓展、延伸,对小灯泡的实际功率无计算公式,只能在小灯泡的伏安特性曲线上画出电池的U—I图线,然后找出两曲线的交点,从而确定此时灯泡的工作状 第21页 态,得到实际工作功率。这考查了学生对小灯泡的伏安特性曲线 的理解和实验数据处理的能力。同时也要深入理解图线交点与电I/mA 路工作状态的对应关系。 50 【变式题】 40 1((2003年上海)如图所示,图1为某一热敏电阻(电阻值随温度30 的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。 20 ?为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线,在图2和图3 10 两个电路中应选择的是图____;简要说明理由 。 (设滑线变阻器两端电压恒为9V,滑线变阻器的阻值为0,O 1234567 U/V 100Ω)。 图1 V V A RA A 2 R1 热9V 敏电 阻 图2 图3 图4 ?在图4电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R=250Ω。由热敏电阻的I-U关系曲1 线可知,热敏电阻两端的电压为________V;电阻R的阻值为_____ _ Ω。 2 ?举出一个可以应用热敏电阻的例子:_________________________ 。 【解析】?2;图2电路电压可从0V调到所需电压,调节范围较大。(或图3电路不能测得0V附近的数据) ?5.2;111.8(111.6,112.0均给分) ?热敏温度计(提出其 他实例,只要合理均给分) 2((2005年上海)右图中图线?表示某电池组的输出电压—— 电流关系,图线?表示其输出功率——电流关系。该电池组的 内阻为,,,,,Ω。当电池组的输出功率为120W时,电池组 的输出电压是,,,,,V。 【解析】5,30 3((2006年上海)表格中所列数据是测量小灯泡U—I关系的实验数据: U/(V) 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/(A) 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215 ?分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是图 (填“甲”或“乙”) ?在方格纸内画出小灯泡的U—I曲线。分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 (填“变大”、“变小”或“不变”) 第22页 ?如图丙所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电动势为3V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流约为 A。 【解析】?由小灯泡 U—I关系的实验数据可得,电路中灯泡两端的电压可调为 0,只有甲电路具有此功能,而乙图的电路不具此功能。故确定实验电路为甲。 ?U—I曲线如右图所示,由所做出的U—I曲线知,曲线上各点与原点连线的斜 率越来越大,说明灯泡的电阻越来越大。 ?设b中的电流为I,依题意知a中的电流为3I,由,,U,3IRU,IRaabb 3U,E,2.25V及,可估计。从曲线上得此时U,U,ER,Raabba4 。 I,0.07Ab 一、例题、从下列实验器材中选出适当的器材,设计测量电路来测量两个电流表的内阻,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度. (A)待测电流表A,量程50 mA,内电阻约几十欧 1 (B)待测电流表A,量程30 mA,内电阻约几十欧 2 (C)电压表V,量程15 V,内阻r=15 kΩ V (D)电阻箱R,阻值范围0~9999.9 Ω 1 (E)电阻箱R,阻值范围0~99.9 Ω 2 (F)滑动变阻器R,阻值0~150 Ω,额定电流1.5 A 3 (G)滑动变阻器R,阻值0~20 Ω,额定电流1.5 A 4 (H)电阻R,阻值是40 Ω,功率是0.5 W(作保护电阻用) 0 (I)电池组,电动势为12 V,内电阻约0.5 Ω 此外还有单刀开关若干和导线若干,供需要选用. (1)请设计一个测量电路,画出电路图. (2)选出必要的器材,用器材前的字母表示,有___ . (3)说明实验需要测量的物理量,并列出计算两个电流表内电阻的计算式 。 思路点拔: 要求学生灵活运用直流电路实验知识,独立选择实验器材,设计实验电路,要求有相当高的理解水平和创新能力。有的学生束手无策,有的学生受“伏安法测电阻”思维定势的影响,认为将所给电压表与电流表直接并联,电压表与各电流表示数之比即为电流表内阻。他们忽视了在这样的电路中,电压表示数最大值也达不到量程的1,3,读数误差较大,不能满足有尽可能高的测量精度。如果我们从不同的角度思考可以得到不同的答案,且都是正确的。现分析如下。 1. 等势法 (1)电路图如图所示注:电路图基本正确但电路不,如缺开关、电阻箱符号错等要扣1分到2分. (2)ABEGHI注:缺AB可不扣分 (3)开关s闭合时,测得电流表的示数I和I;断开开关s,调整电阻箱的阻值R时,测得电流表的示2122 数I′和I′ 12 ,,IIRIIR2222 R,R= A1A2,,,,II,IIII,II21212121 注:用其他方法测量正确的同样给分. 这是试题给的参考答案,有较高的测量精度,但计算繁琐,很少有学生这样做。 2. 半偏法 第23页 (1)电路如图所示。 (2)ABDEI。 (3)闭合开关S和S,,调整电阻箱R的阻值(使电流表A指针转到满刻度I,再11g1闭合开关S,调整电阻箱R的阻值,使电流表A指针偏转到正好是满刻度的一半,即321 I,2。当R比R大很多时,接人R后,干路电流变化不大,则通过R的电流I= Ig112222g1 ,2,所以R=R(电阻箱R的阻值可以从电阻箱上读出)。同理可测R。 A122A2 这是测电流表内阻最常用的一种方法,此法简捷,但必须满足R比R大很多这一12条件,否则误差较大。 3. 满偏法 (1)电路如图与半偏法相同。 (2)ABDEI。 (3)闭合开关S和S,调整电阻箱R的阻值大小,使电流表A指针满偏。 111 ,I=再闭合开关S,将R的阻值减小为原来的一半后,调整R的g1312r,R,R1A1 阻值大小,使电流表A指针仍然满偏,则干路中的电流 1 ,/I= RRR12A1r,,2R,R2A1 /IR=(I-I)R g1A1g12 RR12由以上三式得:R= 因电源内阻很小,相对R可忽略不计,则由上A112r,R1 式得R=R。同理可求R。 A12A2 此法与半偏法类似,优点是可取消R比R大很多这一条件的限制,且精确度较高。 12 4 . 替代法 (1)电路如图所示 (2)ABDEI。 (3)闭合电键S和S,调节R的值,使电流表A的指针指一定电流值I,然112 后断开S接通S,调R使电流表A指针仍指I,则R=R。交换电流表A和A1222A1212的位置同理可得R。 A2 这种方法简捷,测量精度较高。不需经复杂的计算,即可得到电流表内阻值,是比较理想的测量方法之一。 5. 电流表法 (1)电路如图所示。 (2)ABDEI。 (3)闭合电键S,调节R和R的阻值,电流表A和A的示数分别为I和I,则R两端的电压为(I-I)R,1212122212 (I,I)R212由并联电路电压相等可得(I-I)R=IR,得R=。交换电流2121A1A1I1 表A和A位置同理可得R。 12A2 此法简捷,且误差较小。 6 . 电压表法 (1)电路如图所示。 (2)ABCDI。 第24页 (3)闭合电键S,调节R的阻值,记下电流表A和A的示数I和I记下电压表的示数U。则 11212 U,R(I,I)112R= A1I1 U,R(I,I)112R= A2I2 这种方法简捷,有较高的测量精度。 7 . 求差法 (1)电路如图所示。 (2)ABEGI。 (3)闭合电键S,调节R4和R的值,记下电流表A的示数I,再闭合开关S,调节电阻箱R,使电流表A222122//的示数仍为I,此时电阻箱R的示数R,则R=R-R。同理可求R222A122A2 此法巧妙,若用R换下R且以限流法接在电路中也可。 14 第25页
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