高中物理電阻的測量專題分析

1、電阻的測量”專題分析電阻的測量是電路知識的綜合應(yīng)用， 這類題目的解決往往要涉及到電流表內(nèi)接法和外接 法的選擇、滑動變阻器限流接法和分壓接法的選擇、儀器和量程的選擇以及實(shí)物連線等問題，是考查學(xué)生對電路的綜合分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖罴杨}型之一，也是近幾年高考實(shí)驗(yàn)題的熱點(diǎn)問題，應(yīng)引起同學(xué)們的高度重視.下面就電阻測量中所涉及到的問題做一簡要分析，希望對同學(xué)們有所啟發(fā).一、電流表的內(nèi)接法和外接法.內(nèi)接法和外接法：伏安法測電阻的原理是：用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出通過電阻的電流， 利用部分電路歐姆定律算出待測電阻的阻值。用伏安法測電阻有兩種測量電路，圖1 （甲）中的接法叫電流表內(nèi)接法，圖 1 （

2、乙）中的接法叫電流表外接法。.誤差原因：由于電流表和電壓表接入后對電路的影響，不管采用內(nèi)接法和外接法都會產(chǎn)生測量誤差.內(nèi)接法的誤差是由于電流表的分壓作用，使得電壓表的測量值大于待測電阻兩端電壓的實(shí)際值， 導(dǎo)致待測電阻的測量值大于實(shí)際值 .外接法的誤差是由于電壓表的分 流作用，使得電流表的測量值大于通過待測電阻電流的實(shí)際值，導(dǎo)致待測電阻的測量值小于實(shí)際值.內(nèi)接法和外接法的選擇一般情況下，測量大阻值電阻時(shí)，電流表的分壓可以忽略，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法.測量R0 =RaRv ,若小阻值電阻時(shí)，電壓表的分流可以忽略，應(yīng)采用電流表外接法.若遇到待測電阻的阻值 Rx既不太大又不太小時(shí)，可用求臨界阻值的方法來判

3、定：即先算出臨界電阻RxRo,則采用電流表內(nèi)接法.如果Rx、Rv、Ra的阻值關(guān)系 不知道，也無法粗略估計(jì)時(shí)，可應(yīng)用試觸法判定.具體做法是：在如圖 2所示的電路中，改變電表的連接方式，拿電壓表的一個(gè)接線柱分別接觸M、N兩點(diǎn)，觀察電流表和電壓表的示數(shù)變化，如果電流表示數(shù)變化明丁號牛aa牛顯，說明電壓表內(nèi)阻對電路影響較大，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法.如果|廣、：j電壓表示數(shù)變化明顯，說明電流表內(nèi)阻對電路影響較大，應(yīng)采用M:一一電流表外接法.【例題】欲測量一未知電阻 Rx,但不知其未知電阻約為多少，現(xiàn)采用如圖3甲、乙所示兩電路進(jìn)行測試，閉合開關(guān)，甲圖中電壓表示數(shù)為2.9V,電流表示數(shù)為 4mA,乙圖中電壓表示

4、數(shù)為3V,電流表示數(shù)為 3mA,則下面對于 Rx的敘述正確的是（BCD）（甲）（乙）圖3A.采用甲圖誤差較小，Rx的測量值為725a.采用乙圖誤差較小，Rx的測量值為1000aC. Rx的真實(shí)值應(yīng)在 7251000之間D.若電源內(nèi)阻不計(jì)，可知Rx的真實(shí)值為975a解：電壓表讀數(shù)差別不大，說明電流表分壓作用小，即電流表內(nèi)阻較小，所以用乙圖測量誤差小.若電源內(nèi)阻不計(jì)，由閉合電路歐姆定律得：甲圖： E=U 甲+I 甲 Ra=2.9+4 X 10-3Ra乙圖： E= U 乙=3=I 乙（Ra+Rx尸 4X 10-3（Ra+Rx）由得Rx=975 Q二、供電電路中滑動變阻器的限流接法和分壓接法被測電路對

5、供電電壓或供電電流有一定的要求，為滿足這一要求，供電電路一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成，滑動變阻器在電路中有兩種連接方式：.限流接法如圖4為滑動變阻器的限流接法.它的連接方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串RxR0聯(lián).該接法對外供電電壓的調(diào)解范圍是：RxE E ,為了保護(hù)負(fù)載，閉合電鍵前滑動觸頭應(yīng)滑到b點(diǎn).分壓接法如圖5是滑動變阻器的分壓接法.它的連接方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而 待測電阻與滑動變阻器的一部分電阻并聯(lián).該接法對外供電電壓的調(diào)解范圍是：0E ,為了保護(hù)負(fù)載，閉合電鍵前滑動觸頭應(yīng)滑到b點(diǎn).兩種接法的比較：分壓接法電壓調(diào)解范圍大，限流接法電壓調(diào)解范圍小，但限流

6、接 法電路耗能小.兩種接法的選擇滑動變阻器的兩種接法都能控制調(diào)解負(fù)載的電流和電壓，但在相同條件下調(diào)解效果不 TOC o 1-5 h z 同，實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況恰當(dāng)?shù)剡x擇限流接法和分壓接法(1)通常情況下(滿足安全條件)，由于限流電路能耗較小，電路結(jié)構(gòu)簡單，因此應(yīng)優(yōu) 先考慮.(2)為了便于調(diào)解，在待測電阻的阻值與滑動變阻器的阻值相差不大的情況下應(yīng)選擇 限流接法；在待測電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動變阻器阻值的情況下應(yīng)選擇分壓接法(3)在下列情況下必須采用分壓接法：要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)解，只有分壓接法才能滿足如果實(shí)驗(yàn)所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，

7、無論怎樣調(diào)解，電路中實(shí)際電流(或電壓)都會超過電表量程或元件允許的最大電流(或電 壓)，為了保護(hù)電表或其它元件，必須采用分壓接法伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)滑動變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測電阻時(shí)，若采用限流接法，待測電阻上的電流(或電壓)變化很小，不利于多次測量取平均值或用圖象法處理數(shù)據(jù)，也起不到保護(hù)用電器的作用.為了在上述情況下盡可能大范圍地調(diào)解待測電阻上的電流(或電 壓)，應(yīng)選擇分壓接法.三、儀器及量程的選擇.儀器的選擇一般應(yīng)考慮三方面的因素：(1)安全性：如各電表的讀數(shù)不能超過量程，電阻元件的電流不應(yīng)超過其最大允許電流等.(2)精確性：如選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在

8、使用時(shí)，要盡可能使指針接近滿刻度的量程，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3以上，使用歐姆表時(shí)，宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位(3)操作性：如選用滑動變阻器時(shí)應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)解，滑動變阻器調(diào)解時(shí)應(yīng)用到大部分電阻線，否則不便于操作.選擇器材的步驟：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路；（2）估算電路中電流和電壓可能達(dá)到的最大值，依次選擇電壓表和電流表及量程；（3）根據(jù)電路選擇滑動變阻器 .四、實(shí)物圖連接的一般步驟畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；分析各元件連接方式，明確電壓表和電流表量程；依照電路圖，把元件符號與實(shí)物一一對應(yīng)，再連接實(shí)物.一般的連接方法是：從電源正極出發(fā)，沿

9、電流方向把元件一一連接，最后連到電源負(fù)極上，按先串聯(lián)后并聯(lián)，先干路后支路的順序；檢查糾正.連接電表應(yīng)和電流表要注意正負(fù)接線柱不能接錯，各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱 上，不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉 .五、綜合分析例1 . （1997年全國高考題）某電壓表的內(nèi)阻在2050k 之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室可提供下列選擇器材：待測電壓表（量程3V）電流表A 2（量程5mA）滑動變阻器R（最大值1kQ）（1）所提供的電流表中，應(yīng)選用電流表A1（量程200 O電流表 A 3（量程0.6A）電源E （電動勢4V）,電鍵S,導(dǎo)線 （填字母代號）.（2）為了盡量減小誤差，要求多測幾組數(shù)據(jù)，試在方框圖中畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路

10、圖（其中電源和電鍵已連好）.分析：待測電壓表量程為3V,內(nèi)阻RV在2050kQ之間，U 3由此通過電流表的取大電流為I =4a=150（iA,R 2 104所以選電流表A1在使用滑動變阻器時(shí)，若采用限流接法，電壓表所分電壓至少為一ERv4 20Uv =V =3.8V ,超過了待測電壓表的量程R Rv 1 20因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法.其實(shí)驗(yàn)電路圖如圖6所示.例2.測一個(gè)阻值約為 25kQ的電阻，備有下列器材A .電流表（量程 100pA,內(nèi)阻2k）B.電流表（量程 500 A,內(nèi)阻300 Q）C.電壓表（量程 10V,內(nèi)阻100k Q）D.電壓表（量程 50V,內(nèi)阻500k Q）E.直流穩(wěn)壓電源（電動勢15V,允許最大電流1A）F.滑動變阻器（最大電阻1kQ,額定功率1W）G.導(dǎo)線若干.（1）電流表應(yīng)選 ,電壓表應(yīng)選 .（2）畫出測量Rx的電路圖.（3）用實(shí)線表示導(dǎo)線，將圖中選定的器材連接成實(shí)驗(yàn)電路0分