高考專題28伏安法測電阻

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1、伏安法測電阻一.伏安法測電阻基本原理1.基本原理：伏安法測電阻的基木原理是歐姆定律R吟只要測出元件兩端電壓和通過的電流,即可由歐姆定律計(jì)算出該元件的阻值。2.測量電路的系統(tǒng)誤差控制：（1）當(dāng)心遠(yuǎn)大于心時(shí)，電流表內(nèi)接；當(dāng)臨界阻值厲耳＜心時(shí)，采用電流表的內(nèi)接；當(dāng)采用電流表內(nèi)接吋，電阻測量值大于真實(shí)值，即R測＞人真（如圖1所示）。-AhSh-—?—JEl（2）當(dāng)心遠(yuǎn)小于心吋，電流表外接；當(dāng)臨界阻值厲瓦7＞位吋，采用電流表的外接；當(dāng)采用電流表外接時(shí)，電阻的測量值小于真實(shí)值，即測vR真（如圖2所示）。圖23.控制電路的安全及偶然誤差：根據(jù)電路中各元

2、件的安全要求及電壓調(diào)節(jié)的范圍不同，滑動(dòng)變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇。（1）滑動(dòng)變阻器限流接法。一般情況或沒有特別說明的情況下，由于限流電路能耗較小，結(jié)構(gòu)連接簡單，應(yīng)優(yōu)先考慮限流連接方式。限流接法適合測量小電阻或與變阻器總電阻相比差不多或還小,（如圖3所示）。（2）測動(dòng)變阻器分壓接法。若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時(shí)，必須選用滑動(dòng)變阻器的分壓連接方式；當(dāng)用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總電阻值，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大（或要求測量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）時(shí)，必須選用滑動(dòng)變阻器分壓接法；要求某部分電路的電壓從零開始可連續(xù)變化

3、時(shí)，須選用滑動(dòng)變阻器分壓連接方式（如圖4所示）。碩屋電蹤■—■■■■■S4二.伏安法測電阻基本情景變式1.無電流表：根據(jù)伏安法測電阻的基本原理可知，無電流表吋只要找到能夠等效替代電流表的其他器材即可，比如：（1）己知電阻與理想電表并聯(lián)替代電流表（如圖5所示）;（2）用己知內(nèi)阻的電壓表替代電流表（如圖6所示）;（3）無電表時(shí)的替代法（如圖7所示）;E?（4）無電流表時(shí)的半偏法（測量電壓表內(nèi)阻）（如圖8所示）。S81.無電壓表：根據(jù)伏安法測電阻的基本原理可知，無電壓表吋只要找到能夠等效替代電壓表的其他器材即可，比如：（1）已知電阻與理想電流表

4、串聯(lián)替代電壓表（如圖9所示）；Rx圖9（2）無電壓表時(shí)的等效替代法（如圖10所示）;（3）無電壓表時(shí)的半偏法（測表頭內(nèi)阻）（如圖11所示）。E112.把實(shí)驗(yàn)題當(dāng)作計(jì)算題處理：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程求解待測量；（2）根據(jù)歐姆定律的變式Rx.=—求解電阻。在利用伏安法測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，A/只要測出外電路的電壓變化量和電流的變化量（外電壓的變化量始終等于內(nèi)電壓的變化量），就可以求出電源的內(nèi)阻廠u—OM一.范例導(dǎo)引一一高考實(shí)驗(yàn)試題剖析［范例導(dǎo)引一］測量電源B的電動(dòng)勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V,r約為1.5Q）。器林量程3V

5、的理想電壓表，量程0.5A的電流表（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4Q,滑動(dòng)變阻器電鍵K,導(dǎo)線若干。（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)岀。（2）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為h時(shí)，電壓表讀數(shù)為U］；當(dāng)電流表讀數(shù)為【2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2。則可求出E=,r=o（用h、b、Ui、6及R表示）解析：本題是常規(guī)伏安法測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的情景變式題，本題與課本上實(shí)驗(yàn)的區(qū)別是電源電動(dòng)勢大于理想電壓表的量程，但題目中提供的器材中有一個(gè)阻值不大的固定電阻，這就很容易把該情景變式題“遷移”到學(xué)過的實(shí)驗(yàn)上。把固定電阻接在電源的旁邊，把

6、它等效成電源的內(nèi)阻即可（如圖12所示），把電壓表跨接在它們的兩側(cè)，顯然，“內(nèi)阻增大，內(nèi)電壓降落增大”，電壓表所測量的外電壓相應(yīng)減小，通過定量計(jì)算，符合實(shí)驗(yàn)測量的要求。這樣，一個(gè)新的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)又冋歸到課本實(shí)驗(yàn)<1>實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖13所示;E13<2>根據(jù)E=U+Ir,對于一個(gè)給定的電源B的電動(dòng)勢E及內(nèi)阻1?是一定的，I和U都隨滑動(dòng)變阻器尺的改變而改變，只要改變尺的阻值，即可測出兩組I和U數(shù)據(jù)，列方程組得：E=+〃(1)￡=t/2+Z2(7?+r)(2)解(1)(2)方程組可得注：也可直接用歐姆定律的變式（R+尸）二乞也求內(nèi)阻哄Z］—厶本

7、題所提供的理想電壓表量程小于被測電源電動(dòng)勢，需要學(xué)生打破課本實(shí)驗(yàn)的思維和方法定勢,從方法上進(jìn)行創(chuàng)新，運(yùn)用所提供的器材創(chuàng)造性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。［范例導(dǎo)引二］用以下器材測量一待測電阻心的阻值（900-1000Q）；電源E,具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢約為9.0V；屯壓表Vi，量程1.5V,內(nèi)阻r,=750Q；電壓表V2，量程5V,內(nèi)阻r2=2500Q；滑線變阻器R,最大阻值約為100Q；單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干。(1)測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的丄，試畫出測量電阻&的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原3理圖中的元件要用相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。(2)根據(jù)你所畫

8、的電路原理圖在所給的實(shí)物上畫出連線。(實(shí)物圖略)(1)若電壓表W的讀數(shù)用U】表示，電壓表V?的讀數(shù)用5表示，則由已知量和測得量表示〈的公式為位=O解析1.畫實(shí)驗(yàn)電路原理圖(1)測量方法的選定。