单位文秘网 2022-03-01 08:07:02 点击: 次
电阻测量是近年高考电学实验的重点考查内容,从测量对象、测量方法、联接方式、实物连线等方面考查了学生的综合能力、电阻测量多以伏安法测电阻为模板进行多种变化来考查,所以掌握伏安法测电阻的基本原理尤为重要.
一、伏安法测电阻
伏安法测电阻主要分为两部分:测量部分和控制部分.
1.测量电路的选择
测量未知电阻的原理是R=UI.
由于测量所需的电表存在电阻,所以在电表接入电路测量未知电阻R两端电压U和通过R的电流I时,必然存在误差,即系统误差.要在实际测量中要有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差,测量电路有两种:即电流表内接法和电流表外接法.
(1)电流表内接和电流表外接的电路图分别如图1、图2.
(2)电流表内、外接法的选择
①已知RV、RA及待测电阻Rx的大致阻值时,若RxRA>RVRx,选用内接法;RxRA<RVRx,选用外接法.
②若不知RV、RA及待测电阻Rx,则采用尝试法,如图3.当电压表的一端分别接在a、b两点时,若电流表示数有明显变化,用内接法;若电压表示数有明显变化,用外接法.
(3)误差分析
内接时误差是由于电流表分压引起的,其测量值偏大,即R测>R真;
外接时误差是由于电压表分流引起的,其测量值偏小,即R测<R真.
2.控制电路的选择
(1)控制电路有两种:一种是限流电路(如图4);另一种是分压电路(如图5).
限流电路是将电源和可变电阻串联,通过改变电阻的阻值,以达到改变电路的电流,但电流的改变是有一定范围的,其优点是节省能量.一般在两种控制电路都可以选择的时候,优先考虑限流电路.
分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来,再从可变电阻的两个接线柱引出导线.如图3,其输出电压由ap之间的电阻决定,这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势.
(2)滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑,灵活择取.
下列三种情况必须选用分压式接法.
①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路),即大范围内测量时,必须采用分压接法.
②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压接法.
③若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时,只能采用分压接法.
下列情况可选用限流式接法.
①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且RL与R0接近或RL略小于R0,采用限流式接法.
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压式接法的要求时,采用限流式接法.
③没有很高要求,仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时,可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.
二、安安法测电阻
安安法测电阻指的是在实验中仅提供安培表不提供伏特表来进行电阻的测量,测量方法和伏安法的差异在于用安培表代替伏特表来测电压,在两个安培表中仅一个内阻已知的情况下,已知内阻的电流表用来测电压,为了减小误差用来测电流的安培表要采用外接法.
三、伏伏法测电阻
伏伏法测电阻指的是在实验中仅提供伏特表不提供安培表来进行电阻的测量,测量方法和伏安法的差异在于用伏特表代替安培表来测电流,在两个伏特表中仅一个内阻已知的情况下,已知内阻的伏特表用来测电流,为了减小误差用来测电流的伏特表要采用内接法.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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