電阻的測量和滑動變阻器的使用

2021/10/101

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、掌握伏安法測電阻的原理和方法。

2、理解內(nèi)接法與外接法能造成測量誤差的原因。

3、掌握滑動變阻器在電路中的使用。2021/10/102重點：

1、掌握伏安法測電阻的原理、方法和誤差分析。

2、根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何選擇合適的測試電路和實驗器材

2021/10/103難點：

根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何選擇合適的測試電路和實驗器材。2021/10/104知識精講

一、伏安法測電阻

2021/10/105

1、測量原理：

根據(jù)歐姆定律I＝U/R，得到R＝U/I，用電壓表測出電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，就可以求出電阻，這種測量電阻的方法叫伏安法。2021/10/1062、兩種測量電路的比較

2021/10/1073、電流表內(nèi)、外接法與電路選擇的方法

：定量判斷法:適用于RA、RV、Rx的值已粗略知道。Rx>>RA,Rx為大電阻，電流表內(nèi)接法Rx<<RV,Rx為小電阻，電流表外接法口訣：“大內(nèi)小外”2021/10/108(2)當(dāng)

時,選用電流表內(nèi)接法當(dāng)

時,選用電流表外接法當(dāng)

時，電流表兩種接法都可以?？谠E：2021/10/109(2)試接法：無須粗略知道相關(guān)值。

將電路如圖1所示連接，只空出電壓表的一個接頭S，然后將S分別與a、b接觸一下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況。

2021/10/10102、若電壓表示數(shù)有顯著變化，說明電流表的分壓作用較強，應(yīng)選用電流表外接法，S應(yīng)接a測量。1、若電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用較強，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法，S應(yīng)接b測量。

2021/10/1011例1、某同學(xué)用伏安法測一個未知電阻Rx，用圖2所示甲、乙各試測一次，依圖甲測得數(shù)據(jù)U1=3.0V，I1＝3.0mA，依圖乙測得數(shù)據(jù)U2＝2.9V，I2＝4.0mA，由此可知圖＿＿＿所示的電路測量誤差小些，測得的Rx為＿＿＿Ω。2021/10/1012解析：甲、乙圖比較

2021/10/1013由甲、乙圖比較可知，引起的電流相對變化量為1/3，引起的電壓相對變化量為1/30，說明從內(nèi)接改成外接引起的電流變化大，說明電壓表分流作用較強，故采用甲圖電流表內(nèi)接方式，測量誤差小，即

答案：甲10002021/10/1014二、滑動變阻器在電路中的控制作用

1、滑動變阻器：

滑動變阻器是一個可以連續(xù)改變電阻值的可變電阻，用它可以調(diào)節(jié)電路中電流的大小及兩點間的電壓，滑動變阻器結(jié)構(gòu)如圖3所示，表面涂有氧化絕緣層的電阻絲AB密繞在瓷管上，滑動觸片P與電阻絲緊密接觸（接觸部分的氧化層已刮掉），且能在滑桿CD上左右滑動，根據(jù)，粗細(xì)均勻的電阻絲，電阻的大小與長度成正比，隨著滑動觸片位置的變化，變阻器連入電路的電阻值也相應(yīng)發(fā)生變化。2021/10/10152、滑動變阻器在電路中的兩種接法

①限流電路

A.接法：如圖4所示，把滑動變阻器的兩個固定端（A和B）中的任何一個和滑動端（C和D）中的任何一個接入電路，與用電器串聯(lián)起來；當(dāng)移動滑鍵P時，可以改變電路中的總電阻，從而控制用電器上的電壓和電流，滑動變阻器的這種接法稱為限流電路。2021/10/1016B.調(diào)節(jié)范圍：在圖4所示電路中，用電器上的電壓和電流分別為：

當(dāng)P滑到A端時，RAC＝0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為

Umax＝U，Imax＝U/Rf

2021/10/1017當(dāng)P滑到B端時，RAC＝R0（R0為滑動變阻器的全值電阻），用電器上的電壓和電流均為最小，最小值分別為：

2021/10/1018綜上所述，限流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為由①式可以看出，限流電路的調(diào)節(jié)范圍與滑動變阻器的全值電阻R0有關(guān)。在電源電壓U和用電器電阻Rf一定的條件下，R0越大，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍也越大；當(dāng)R0比Rf小得多時，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍都很小。2021/10/1019②分壓電路

A.接法：如圖5所示，滑動變阻器的兩個固定端分別與電源的兩極相連接，用電器的一端與滑動變阻器的兩個固定端（A和B）中的任何一個相連接，用電器的另一端與滑動變阻器的滑動端（C和D）中的任何一個相連接時，A、B兩端的電壓始終等于電源電壓U，用電器上的電壓Uf＝UCB，Uf只是UAB的一部分，滑動變阻器的這種接法稱為分壓電路。2021/10/1020

B.調(diào)節(jié)范圍：在圖5所示的電路中，用電器上的電壓和電流分別為：式中R0＝RAC＋RBC，是滑動變阻器的全值電阻。當(dāng)P滑到A端時，RAC＝0，RBC＝R0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為Umax＝U，Imax＝U/Rf

2021/10/1021當(dāng)P滑到B時，RAC＝R0，RBC＝0，用電器上的電壓和電流均為最小，其最小值分別為

Umin＝0，Umin＝02021/10/1022

綜上所述，分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為由②式可以看出，用電器上的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍均與R0無關(guān)。2021/10/1023

A.當(dāng)用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器全值電阻，一般選擇分壓電路。

B.當(dāng)用電器電阻比滑動變阻器全值電阻小或差不多，一般選擇限流電路。

C.實驗要求電壓從零開始連續(xù)變化時，必須選用分壓電路。

D.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，必須選用分壓電路。

E.當(dāng)題目中有下列暗示語言時，一般采用分壓接法，如：要求多測幾次取平均值或要求測量結(jié)果較準(zhǔn)確等。

F.當(dāng)兩種電路都能滿足實驗要求時，從減小電能損耗考慮，應(yīng)優(yōu)先選用限流電路。③兩種電路的選擇2021/10/1024三、伏安法測電阻的電路與器材的選擇

1、基本原則：

①安全：保證不損壞實驗器材。②精確：盡可能減小實驗誤差。③省電：在同時滿足以上兩個原則的前提下，應(yīng)使電源的功率盡可能小，以減少電能損耗。④方便：在保證實驗正常進(jìn)行的前提下，選用的電路和器材應(yīng)便于操作，讀取的實驗數(shù)據(jù)便于處理。2、測試電路和控制電路的選擇見上一、二部分2021/10/10253、實驗器材的選擇①電源的允許最大電流不能小于電路中的實際最大電流。②用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流。③電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值。④電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3以上。⑤滑動變阻器的選擇原則第一是能用，第二是方便。2021/10/1026關(guān)于第⑤點說明所有滑動變阻器的銘牌上都標(biāo)明該滑動變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流，因此，滑動變阻器的選擇首先看實驗時滑動變阻器的電流是否在其允許范圍之內(nèi)，然后看滑動變阻器的電阻和電路中其它總電阻是否相當(dāng)，例如電路總電阻約為300Ω，選擇滑動變阻器連接限流電路，可供選擇的滑動變阻器的最大電阻有20Ω、200Ω、20kΩ，則應(yīng)選擇200Ω，因為20Ω太小，可調(diào)范圍小，20kΩ太大，調(diào)節(jié)極不方便，滑動觸頭稍稍一動，電阻變化就是幾百上千歐，連接成分壓電路時原則也是一樣。2021/10/1027例2、用伏安法測量一個定值電阻的電阻值，現(xiàn)有的器材規(guī)格如下：

A.待測電阻Rx（約100Ω）

B.直流毫安表A1（量程0～10mA，內(nèi)阻約100Ω）

C.直流毫安表A2（量程0～40mA，內(nèi)阻約40Ω）

D.直流電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻約為5kΩ）

E.直流電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ）

F.直流電源（輸出電壓