1、 学习目标 1.进一步理解电流表内接法、外接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法. 2.了解替代法和半偏法测电阻的思想，能进行简单应用 一、伏安法测电阻 1电流表的内接法和外接法 (1)电路图(如图 1 所示) 图 1 (2)误差分析 内接法：U测URx，R测R真，适合测量大电阻 外接法：I测IRx，R测R真，适合测量小电阻 (3)电流表内、外接法的选择 当RV Rx Rx RA，即 Rx RARV时，用电流表外接法 当Rx RA RV Rx，即 Rx RARV时，用电流表内接法 2滑动变阻器的限流式与分压式接法 (1)电路图(如图 2 所示) 图 2 (2)分压式和限流式电路的选择原则 若
2、实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一 端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应用分压式电路 若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或 电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则此时必须选用分压式电路 说明 两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式电路，因为限流式接法电路简单，能耗低 (2020 德州市高一下期末)为了精确测量某待测电阻 Rx的阻值(大约 60 )，有以下器材可供选择： 电流表：
3、A1(量程 050 mA，内阻约 6 ) 电流表：A2(量程 03 A，内阻约 0.6 ) 电压表：V1(量程 03 V，内阻约 3 000 ) 电压表：V2(量程 015 V，内阻很大) 滑动变阻器：R1(05 ，允许最大电流 2.0 A) 滑动变阻器：R2(01 k，允许最大电流 0.5 A) 电源：E(约为 3 V，内阻不计) 单刀单掷开关 S 一个，导线若干； (1)电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_；(均填器材代号) (2)请在虚线框中画出测量电阻 Rx的实验电路图(要求测量值的范围尽可能大一些) (3)通过分析，在本实验中 Rx的测量值_真实值(选填“大于”“等于”或“小
4、于”) 答案 (1)A1 V1 R1 (2)如图所示 (3)小于 针对训练 (2020 北京十一学校期末)某同学通过实验测定一个阻值约为 5 的电阻 Rx的阻值 (1)现有电源(4 V，内阻可不计)、滑动变阻器(050 ，额定电流 2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A电流表(03 A，内阻约 0.025 ) B电流表(00.6 A，内阻约 0.125 ) C电压表(03 V，内阻约 3 k) D电压表(015 V，内阻约 15 k) 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_(选填器材前的字母)，实验电 路应采用图 3 中的_(选填“甲”或“乙”) 图 3 (2)图 4
5、是测量 Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图 中实物间的连线 图 4 (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片 P 的位置，并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U.某次两电表示数 如图 5 所示，可得该电阻的测量值 Rx_ (保留 2 位有效数字) 图 5 (4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要 原因是_(均选填选项前的字母) A电流表测量值小于流经 Rx的电流值 B电流表测量值大于流经 Rx的电流值 C电压表测量值小于 Rx两端的电压值 D电压表测量值大于 Rx两端的电压值 答案 (1)B
6、 C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)B D 解析 (1)因电源的电压为 4 V，因此电压表选择 3 V 量程的 C；由于电阻 Rx的阻值约为 5 ，根据欧姆定律 可知，电流的最大值为 0.8 A，从精确角度来说，电流表选择 0.6 A 量程的 B；根据待测电阻的阻值与电压 表及电流表的阻值关系，可知应选择电流表外接法，故选择题图中的甲电路 (2)连接的实物图如图所示 (3)电压表的示数为 U2.60 V，电流表的示数为 I0.50 A，该电阻的测量值 RxU I 2.60 V 0.50 A5.2 . (4)题图甲中电路采用的是电流表外接法，实际上电压表并不是理想电表，所以电压表也有电
7、流通过，电流 表测量的电流是流经 Rx和电压表的电流之和，所以产生误差的主要原因是电压表的分流，电流表测量值大 于流经 Rx的电流值，选 B；题图乙中电路采用的是电流表内接法，电压表测量的电压是 Rx和电流表两端的 电压之和，所以产生误差的主要原因是电流表的分压，电压表测量值大于 Rx两端的电压值，选 D. 二、替代法测电阻 实验原理如图 6 所示，实验中，闭合 S1，S2接 a，调节 R，使两电表均有适当的示数，并记下电流表 A 的示数 I；S2接 b，保持 R不变，调节 R 使电流表 A 的示数仍为 I，记下此时电阻箱的阻值 R0，则待测电 流表 Ax的电阻 rR0.若测电压表的内阻，把图
8、中待测电流表换成待测电压表即可，实验步骤同上 图 6 为了测定电流表 A1的内阻，采用如图 7 所示的电路其中 A1是待测电流表，量程为 300 A，内阻 约为 100 ；A2是标准电流表，量程是 200 A. 图 7 R1是电阻箱，阻值范围 0999.9 ； R2是滑动变阻器； R3是保护电阻； E 是电池组，4 V； S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关 (1)根据电路图，请在实物图(图 8)中画出连线，将器材连接成实验电路 图 8 图 9 (2)连接好电路，将开关 S2扳到接点 a 处，接通开关 S1，调整滑动变阻器 R2使电流表 A2的读数是 150 A； 然后将开关 S2扳到接点
9、b 处，保持 R2不变，调节电阻箱 R1，使 A2的读数仍为 150 A.若此时电阻箱各旋钮 的位置如图 9 所示，电阻箱 R1的阻值是_ ，则待测电流表 A1的内阻 Rg_ . 答案 (1)见解析图 (2)86.3 86.3 解析 (1)根据原理图从电源的正极出发，逐步连接实物如图： (2)电阻箱的读数为：(10 00001 00001000108160.13) 86.3 . 电阻箱的阻值等于被测电流表 A1的内阻，所以电流表 A1的内阻为 86.3 . 三、半偏法测电表内阻 1“半偏法”测电流表的内阻 测量原理：实验电路如图 10 所示 图 10 (1)闭合开关 S1前，将滑动变阻器 R1
10、、电阻箱 R2的阻值调到最大； (2)闭合开关 S1，调节 R1使电流表 A 的指针满偏； (3)再闭合开关 S2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱 R2的阻值，使电流表 A 的指针半偏； (4)读取电阻箱的阻值 R2，则 RAR2. 2“半偏法”测电压表的内阻 测量原理：实验电路如图 11 所示 图 11 (1)闭合开关 S 之前，电阻箱 R 的阻值调到零，滑动变阻器 R的滑片 P 滑到左端； (2)闭合开关 S，调节滑片 P 的位置使电压表 V 的指针满偏； (3)保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表 V 的指针半偏； (4)读取电阻箱的阻值 R，则有 RVR.
11、 某物理兴趣小组要将一个内阻未知的电流表改装成量程为 3 V 的电压表， 为此他们用图 12 所示电路 测定该电流表的内阻，实验室可提供的器材如下： 图 12 A电流表 G：满偏电流为 300 A； B干电池 E：3 V； C滑动变阻器 R1：最大阻值为 5 k，额定电流为 1 A D滑动变阻器 R2：最大阻值为 16 k，额定电流为 0.5 A E电阻箱 R0：阻值范围 09 999.9 F开关两个，导线若干 (1)滑动变阻器 R 应选用_(选填“C”或“D”)，将开关 S1、S2都断开，连接好实物图，使滑动变阻 器接入电路的电阻达到最大后，闭合开关 S1，移动滑动变阻器的滑片，使电流表 G
12、 的示数为 200 A. (2)闭合开关S2， 调节电阻箱R0的阻值为100 时电流表G的示数为100 A， 则电流表G的内阻Rg_ . (3)将该电流表改装成量程为 3 V 的电压表，需串联电阻的阻值为_ . 答案 (1)D (2)100 (3)9 900 解析 (1)本实验采用半偏法测定电流表内阻，干路中电流最大时，电阻约为 10 k，滑动变阻器应选择总阻 值较大的 (2)闭合开关 S2，调节电阻箱 R0的阻值为 100 时，电流表示数减为原来的一半，说明电流表 G 的内阻为 100 . (3)由电压表改装原理：Ig(RgR)U，代入数据解得：R9 900 . 1(伏安法测电阻)用伏安法测
13、量某电阻 Rx的阻值，现有实验器材如下： A待测电阻 Rx：范围为 58 ，额定电流 0.45 A B电流表 A1：量程 00.6 A，内阻 0.2 C电流表 A2：量程 03 A，内阻 0.05 D电压表 V1：量程 03 V，内阻 3 k E电压表 V2：量程 015 V，内阻 15 k F滑动变阻器 R：0100 G蓄电池：12 V H导线，开关 为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选_，电压表应选_，(均填器材代号)请在下 面的虚线框内画出电路图 答案 A1 V1 见解析图 解析 待测电阻 Rx的额定电流为 0.45 A，应选电流表 A1； 额定电压 Umax0.458 V3.6
14、 V，应选电压表 V1； 由于 RVRA 3 0000.2 10 6 ，Rx RVRA，因此选用电流表外接法测电阻；因为电压表 V1量程为 03 V，且要较准确地测量，故滑动变阻器 R 应选择限流式接法，其电路图如图所示 2(伏安法测电阻)某同学想测量“3 V 0.5 A”的小灯泡正常发光时的电阻，请回答下面几个问题： (1)下列实验器材中应选择_(填入器材序号) A电流表(量程 00.6 A, 内阻 1 ) B电流表(量程 03 A，内阻 1 ) C电压表(量程 015 V，内阻约 10 k) D电压表(03 V，内阻约 2 k) E滑动变阻器(阻值 0100 ) F滑动变阻器(阻值 010
15、 ) G电源 E6 V H开关 S，导线若干 (2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化， 滑动变阻器应采用_(选填“分压”或“限流”)式接法， 电流表应采用_(选填“内”或“外”)接法 (3)在虚线框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图 13 中的器材连接成可供实验的电路 图 13 (4)小灯泡为额定电压时，电流表指针如图 14 所示，则电流表的示数为_ A，小灯泡此时电阻为 _ . 图 14 答案 (1)ADFGH (2)分压 外 (3)见解析图甲 见解析图乙 (4)0.48 6.25 解析 (1)灯泡额定电流为 0.5 A，电流表选择 A；灯泡额定电压为 3 V，电压表选择 D；为方
16、便实验操作滑 动变阻器应选择 F；实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH； (2)本实验要求电压与电流从零开始变化， 滑动变阻器应采用分压式接法； 由于灯泡电阻远小于电压表内阻， 电流表应采用外接法； (3)滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，电路图如图甲所示 根据电路图连接实物，实物连接图如图乙所示 (4)电流表读数为 0.48 A 小灯泡此时电阻为 RU I 3 0.48 6.25 . 3.(半偏法测电阻)某学习兴趣小组欲采用如图15所示电路测量电压表的内阻RV， 待测电压表的量程为 1 V， 内阻约为 1 000 . 图 15 (1)在备选的甲、乙两个滑动变阻
17、器的铭牌上分别标有(200 1 A)、(10 2 A)，为尽可能提高测量精度且 便于调节，滑动变阻器 R1应选用_(选填“甲”或“乙”) (2)同学们的实验步骤如下，请将步骤补充完整： 正确连接好电路后， 在闭合开关之前， 将滑动变阻器 R1的滑片移到_(选填“左端”或“右端”) 闭合开关 S1和 S2，调节 R1，使电压表指针指到 1 V 刻度处 保持 S1闭合、滑动变阻器 R1的滑片位置不变，断开 S2，调整电阻箱 R2的阻值，使电压表的指针指到 0.5 V 刻度处，此时电阻箱 R2的示数为 990 . (3)该电压表内阻的测量值为_ . 答案 (1)乙 (2)左端 (3)990 解析 (1)由题图可知，滑动变阻器乙的最大阻值较小，额定电流较大，滑动变阻器选择分压式接法，为保 证实验操作安全方便，滑动变阻器应选择乙 (2)由题图电路图可知，滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路，在闭合开关之前，将滑动变阻器 R1的滑 片移到左端，使待测支路电流为零 (3)断开开关 S2后认为分压电路分压不变，仍为 1 V，电压表示数为 0.5 V，说明电阻箱两端电压为 0.5 V， 电压表与电阻箱串联，它们两端电压相等，由串联电路特点可知，它们的阻值相等，则电压表内阻的测量 值等于电阻箱阻值 990 .