第十一章

電路及其應(yīng)用11.3實驗

導(dǎo)體電阻率的測量2010203測電阻的方法知識點測量電阻率滑動變阻器的兩種接法設(shè)計電路的原則04測電阻典型電路圖RxAV··RxAVRxAVRxVA測量部分:測導(dǎo)體RX的電流、電壓測電阻典型電路圖RxAV··RxAVRxAVRxVA控制部分：改變導(dǎo)體Rx兩端的電壓

測量部分:測導(dǎo)體Rx的電流、電壓控制部分：改變導(dǎo)體R兩端的電壓1.限流電路一.滑動變阻器的兩種接法滑動變阻器主要作用為限制電流?；瑒幼冏杵魍ㄟ^改變自身接入電路的阻值，進而影響電路的總電流。從而達到改變測量電阻電流和電壓的目的，得到多組數(shù)據(jù)。Rx限流式：一上一下接線(一上兩下也可以)+-VPARB

PARB變阻器一部分短路后其余部分串聯(lián)在電路中如下圖所示。abA限流式電路的特點:1.優(yōu)點：電路結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、耗能少。2.缺點：電壓或電流不能從0變起、調(diào)節(jié)范圍小。待測電阻Rx兩端電壓通過待測電阻Rx的電流RxVARxVARRR最大阻值與Rx串聯(lián)R阻值為0與Rx串聯(lián)電流調(diào)節(jié)范圍電壓調(diào)節(jié)范圍控制電路：改變導(dǎo)體R兩端的電壓ESRxAV測量電路:測導(dǎo)體R的電流、電壓2.分壓電路滑動變阻器的主要作用為分壓。滑動變阻器滑變通過改變自身與并聯(lián)電路串聯(lián)部分的電阻，達到改變待測電阻分得電壓。從而達到改變測量電阻電流和電壓的目的，得到多組數(shù)據(jù)分壓式：一上兩下接線+-PARB

PARB將變阻器從滑動觸點P分成兩個部分，把一個完整的變阻器看成是由兩部分串聯(lián)組成的，如下圖所示。abPVabPARxAVRxAVRR分壓式電路的特點:1.優(yōu)點：電壓或電流能從0調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大。2.缺點：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、耗能多。待測電阻Rx兩端電壓通過待測電阻Rx的電流Rx被短路R與Rx并聯(lián)電流調(diào)節(jié)范圍電壓調(diào)節(jié)范圍兩種接法的等效電路分壓式：先并聯(lián)后串聯(lián)限流式：短路一部分再串聯(lián)RxRxRxRx3.限流和分壓電路的選取原則

（1）限流電路耗能小，電路簡單，兩種接法均可時選限流。（2）三種情況下必須采用分壓接法：a.要求電壓從0開始連續(xù)變化；b.滑動變阻器允許的最大電流很?。籧.滑動變阻器的電阻遠(yuǎn)小于待測電阻。R＞10Rx，應(yīng)選擇限流式電路R＜10Rx，應(yīng)選擇分壓式電路二.測電阻的方法1.伏安法測電阻R=U/IRxAV··RxVA電流表外接法：電流表內(nèi)接法：思考:兩個圖有兩個測量結(jié)果，這兩個測量值分別等于、大于還是小于被測電阻的真實值？（1）電流表內(nèi)接法電壓表示數(shù)電流表示數(shù)說明：誤差來源于電流表的分壓，分壓越少，誤差越小。所以該電路適合測量大電阻AVR內(nèi)大大內(nèi)接法測量值偏大,適于測量大阻值電阻（2）電流表外接法電壓表示數(shù)電流表示數(shù)說明：誤差來源于電壓表的分流，分流越小，誤差越?。栽撾娐愤m合測量小電阻外小小外接法測量值偏小，適于測量小阻值電阻AVR2.內(nèi)接法和外接法的選擇當(dāng)時，選用電流表內(nèi)接法時，選用電流表外接法當(dāng)用外接法即用內(nèi)接法（1）若已知待測電阻的大約值，電流表的內(nèi)阻和電壓表的內(nèi)阻AVRxab電流表示數(shù)變化比較明顯，說明電壓表分流作用強，應(yīng)采用內(nèi)接法。電壓表示數(shù)變化比較明顯，說明電流表分壓作用強，應(yīng)采用外接法。（2）若不知道電阻值，可借助試觸法來確定用哪種接法流內(nèi)壓外(1)安安法:已知電流表A2的內(nèi)阻r2，將A2看成一個電壓表使用。電流表算電壓利用“安安法”測電阻，沒有系統(tǒng)誤差。2.“差值法”測電阻RxA1A2GGr2r1RxA2A1(2)伏伏法：已知電壓表V2的內(nèi)阻r2，將V2看成一個電流表使用RxV2V1RxV2V1r2r1電壓表算電流利用“伏伏法”測電阻，沒有系統(tǒng)誤差。先連入某待測電阻，記下電路中電表的讀數(shù)，然后把待測電阻換成電阻箱，調(diào)整電阻箱，使電路中電表的讀數(shù)與原來一樣，這樣的電阻箱便是待測電阻的阻值。用電阻箱和電流表測量(3)等效替代法開關(guān)接b,調(diào)節(jié)滑動變阻器記錄電流表示數(shù)開關(guān)接b,調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電流表示數(shù)和第一次一樣思考：第二次能不能調(diào)整滑動變阻器RxAR0ab用電阻箱和電壓表測量先連入某待測電阻，記下電路中電表的讀數(shù)，然后把待測電阻換成電阻箱，調(diào)整電阻箱，使電路中電表的讀數(shù)與原來一樣，這樣的電阻箱便是待測電阻的阻值。(3)替代法開關(guān)接b,調(diào)節(jié)滑動變阻器記錄電壓表示數(shù)開關(guān)接b,調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表示數(shù)和第一次一樣思考：第二次能不能調(diào)整滑動變阻器前后兩次分壓一樣，說明電流一樣，電阻也一樣RxVR0ab實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3，當(dāng)電流表中無電流通過時，A、B兩點的電勢相等，R1和R3兩端的電壓相等，設(shè)為U1。同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設(shè)為U2，(4)電橋法根據(jù)歐姆定律有：由以上兩式解得:【設(shè)計步驟】

找唯一器材→畫原理圖→估算待測電路的U、I值→考慮電表1/3量程以上→選擇合適量程的電流表、電壓表，選擇合適的變阻器及電壓合適的電源。三.設(shè)計電路的原則1.安全性原則：實驗中要保證電流、電壓值即不超過儀表的量程，又不能超過滑動變阻器、用電器所允許的最大值。2.精確性原則：在不違反安全性原則的前提下，盡量使測量誤差小，結(jié)果更精確。3.簡便性原則：在不違反前兩個原則的前提下，盡量使電路圖簡單好連接，測量時調(diào)節(jié)控制方便。1.實驗原理：用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測通過金屬絲的電流。用毫米刻度尺測量金屬絲的有效長度L，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計算出金屬絲的橫截面積S；根據(jù)電阻定律得出計算金屬電阻率的公式。四.測量電阻率

分壓外接法

VARx

限流外接法

RxAV由于電阻絲的電阻較小，做實驗時，選擇外接法；當(dāng)不要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，可選擇耗能較低的限流法。2.實驗電路圖：測量接入電路的電阻絲有效長度，多測幾次求取平均值。有效長度測金屬絲的長度3.實驗操作：(1)測量金屬絲的直徑d，間接得出金屬絲的橫截面積。利用累積法測直徑；(2)選螺旋測微器或游標(biāo)卡尺直接測量直徑，在電阻絲的不同位置測量3次，求得直徑的平均值。測金屬絲的直徑為減小誤差，盡量選用螺旋測微器。連電路:按原理圖所示的電路圖連接實驗電路;求電阻:改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、

電壓表的示數(shù)I和U的值,記入表格內(nèi),斷開開關(guān)S。拆除實驗電路,整理好實驗器材。

限流外接法

RxAV

分壓外接法

VARx4.數(shù)據(jù)處理求Rx的平均值的兩種方法：①公式算出各次測量的數(shù)值，再取平均值。②描點作圖，作出Rx的U—I圖線，求出圖線的斜率，即為Rx。計算電阻率：將測得的數(shù)據(jù)Rx、L、d的值代入電阻率計算公式因一般金屬絲電阻較小,為了減少實驗的系統(tǒng)誤差,應(yīng)選擇電流表外接法。分壓式把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到接入電路中的電阻值最小位置（電壓表為零的狀態(tài)）限流式把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到接入電路中的電阻值最大位置游標(biāo)卡尺測量L時應(yīng)測接入電路中的金屬絲的有效長度，多次測量取平均值(即兩接線柱之間的長度)，在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器測直徑取平均值。5.注意事項(1)金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差。(2)若為內(nèi)接法，電流表分壓造成誤差；若為外接法，電壓表分流帶來誤差。本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法。(3)電流不宜太大(電流表用0～0.6A量程)，通電時間不宜太長，以免金屬絲溫度升高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大。6.誤差分析練習(xí)1.（多選）如圖所示，A、B、C、D是滑動變阻器的四個接線柱，現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中，并要求滑片P向接線柱D移動時，電路中的電阻減小，則接入電路的接線柱是（）A．A和B B．A和C C．B和C D．B和DCD練習(xí)2.在設(shè)計測量金屬絲電阻Rx的實驗電路時需要思考兩個問題：①如何選擇電流表的接法？如圖所示，某同學(xué)采用試觸的方法，讓電壓表的一端接在A點，另一端先后接到B點和C點。他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)沒有明顯變化據(jù)此應(yīng)該選擇電流表______（填寫“內(nèi)接”或“外接”）的電路。②如何選擇滑動變阻器的接法？已知待測金屬絲的電阻約為20Ω，實驗室提供的滑動變阻器的最大阻值為5Ω，電源電動勢為3V，需要選擇滑動變阻器的_______（“分壓式”或“限流式”）接法。分壓式外接練習(xí)3.要測量某種合金的電阻率。①若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率=_________。用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示，讀數(shù)為__________mm。②圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關(guān)，根據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補充完整。

0.650練習(xí)4.閉合S1，當(dāng)S2接通右側(cè)時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1=1.35V

，I1=0.30A；當(dāng)S2接通左側(cè)時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2=0.92V，I2=0.32A；根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當(dāng)S2處于位置_______（選填“左”或“右”）時，測量相對準(zhǔn)確，測量值R=____Ω。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）左2.9練習(xí)5.某同學(xué)測量一捆銅導(dǎo)線的長度L，所用器材有：學(xué)生電源，阻值為R0的定值電阻，電壓表V1和V2（內(nèi)阻均未知），電阻箱R，開關(guān)及導(dǎo)線若干。實驗操作如下：（1）用游標(biāo)卡尺在不同部位測量銅導(dǎo)線橫截面的直徑D，測量時銅導(dǎo)線應(yīng)卡在圖（a）所示的游標(biāo)卡尺的部位______（選填“A、B、C、D、E、F、G），某次測量的示數(shù)如圖（b）所示，為__