论文部分内容阅读
伏安法测电阻是一种常用的方法,学生必须掌握。在高考电学实验中,也是经常要考的一个考查点,而学生在解决该问题时,对电路的选择和判断往往拿不准。为了解决这一问题,我在此提出以下的方法。
一、电流表的两种接法
1.电流表内接法(如图1所示)。
测量值与真实值的关系:
U=U+U,I=I+I。
∴R===R+R,R==R。
∴R>R。
造成测量误差的原因是电流表在电路中分压引起的,因此选择电流表内接法,要求:RR。
2.电流表外接法(如图1所示)。
测量值与真实值的关系:
U=U=U,I=I+I。
∴R==,R==。
∴R<R。
造成误差的原因是电压表在电路中分流引起的,因此要求:RR。
二、电流表内外接法的选择
所谓伏安法测电阻中的内外接法是相对电流表而言的,无论内接还是外接,由于电表内阻的影响,都会给测量带来影响,合理选择接法可以减小误差。
1.若R、R、R的大小大致可估,可用以下三种方法来选择内外接法。
(1)待测电阻R较大,若满足RR时,应采用内接法,因为电流表的分压较小。
(2)当待测電阻R较小,若满足RR,应采用外接法,因为这时电压表的分流作用很弱。
以上两法可概括为:“大内偏大,小外偏小”。
(3)待测电阻R的大小很难断定且满足RR或满足RR时,可采用计算临界电阻值的方法:R=,若RR,说明R较大,采用内接法,若R<R,说明R较小,采用外接法。本法也是判断内外接法的常用方法。
2.若R、R、R的关系事先没有给定,可用试触法确定内外接法。
可采用图2电路进行试触:只空出电压表的一个触头S,然后将S分别与a、b接触一下,并观察电压表和电流表的示数变化情况:
(1)若电流表示数变化比电压表示数变化明显,即>,说明接a点时电压表的分流作用引起的误差大于接b点时电流表分压引起的误差,即R的阻值大,应选用电流表内接法。
(2)若电压表示数变化比电流表示数变化明显,即<,说明接b点时电流表分压作用引起的误差大于接a点时电压表分流作用引起的误差,即R阻值小,应选用电流表外接法。
三、滑动变阻器的两种接法
1.限流接法(如图3所示)。
R的电压范围为:—U
注意:合上开关前要使滑动变阻器的阻值最大。
2.分压接法(如图4所示)。
R的电压范围为:0—U
注意:合上开关前,滑片P应滑到a端。
四、滑动变阻器两种接法的选择
在题中没有特别要求,又满足安全性原则和方便性原则的基础上可优先选用“限流式”,但以下三种情况滑动变阻器必须采用“分压式”接法:
1.若题中要求所研究对象的电压从零开始连续增大时,必须采用“分压式”。
2.若采用限流电路,电路中的最小电流大于用电器的额定电流或超过电表的量程时,滑动变阻器必须采用“分压式”接法。
3.当用电器的电阻远大于滑动变阻器的最大阻值,且实验要求的电压变化范围较大或要求测量多组实验数据时,必须采用“分压式”。
明确了上述基本要求之后,看下面的例证:
例题:用伏安法测量一个定值电阻的阻值,备用器材如下:
待测电阻R(阻值约30KΩ)
A.电源(E=16V,r=2Ω)
B.电源(E=3V,r=0.5Ω)
C.电压表(量程0—15V,内阻50kΩ)
D.电压表(量程0—3V,内阻10kΩ)
E.电流表(量程0—50uA,内阻500Ω)
F.电流表(量程0—1mA,内阻250Ω)
G.滑动变阻器(电阻0—200Ω)
H.开关及导线若干
(1)从上述器材中选出合适的器材 (用字母表示)。
(2)在方框中画出实验电路原理图。
解析:因待测电阻R的阻值较大,故选大电源,提高电压和电流的值。
I=mA=0.5mA。
由于E=16V,电压表选C。
(1)A、C、E、G、H。
(2)实验电路原理图(图5)如下:
RR,选分压接法;
RR,选内接法。
学生按照以上几步骤和方法,通过实际操作和相应实验题的练习,对高中电学实验的难点基本上都能突破和掌握。
一、电流表的两种接法
1.电流表内接法(如图1所示)。
测量值与真实值的关系:
U=U+U,I=I+I。
∴R===R+R,R==R。
∴R>R。
造成测量误差的原因是电流表在电路中分压引起的,因此选择电流表内接法,要求:RR。
2.电流表外接法(如图1所示)。
测量值与真实值的关系:
U=U=U,I=I+I。
∴R==,R==。
∴R<R。
造成误差的原因是电压表在电路中分流引起的,因此要求:RR。
二、电流表内外接法的选择
所谓伏安法测电阻中的内外接法是相对电流表而言的,无论内接还是外接,由于电表内阻的影响,都会给测量带来影响,合理选择接法可以减小误差。
1.若R、R、R的大小大致可估,可用以下三种方法来选择内外接法。
(1)待测电阻R较大,若满足RR时,应采用内接法,因为电流表的分压较小。
(2)当待测電阻R较小,若满足RR,应采用外接法,因为这时电压表的分流作用很弱。
以上两法可概括为:“大内偏大,小外偏小”。
(3)待测电阻R的大小很难断定且满足RR或满足RR时,可采用计算临界电阻值的方法:R=,若RR,说明R较大,采用内接法,若R<R,说明R较小,采用外接法。本法也是判断内外接法的常用方法。
2.若R、R、R的关系事先没有给定,可用试触法确定内外接法。
可采用图2电路进行试触:只空出电压表的一个触头S,然后将S分别与a、b接触一下,并观察电压表和电流表的示数变化情况:
(1)若电流表示数变化比电压表示数变化明显,即>,说明接a点时电压表的分流作用引起的误差大于接b点时电流表分压引起的误差,即R的阻值大,应选用电流表内接法。
(2)若电压表示数变化比电流表示数变化明显,即<,说明接b点时电流表分压作用引起的误差大于接a点时电压表分流作用引起的误差,即R阻值小,应选用电流表外接法。
三、滑动变阻器的两种接法
1.限流接法(如图3所示)。
R的电压范围为:—U
注意:合上开关前要使滑动变阻器的阻值最大。
2.分压接法(如图4所示)。
R的电压范围为:0—U
注意:合上开关前,滑片P应滑到a端。
四、滑动变阻器两种接法的选择
在题中没有特别要求,又满足安全性原则和方便性原则的基础上可优先选用“限流式”,但以下三种情况滑动变阻器必须采用“分压式”接法:
1.若题中要求所研究对象的电压从零开始连续增大时,必须采用“分压式”。
2.若采用限流电路,电路中的最小电流大于用电器的额定电流或超过电表的量程时,滑动变阻器必须采用“分压式”接法。
3.当用电器的电阻远大于滑动变阻器的最大阻值,且实验要求的电压变化范围较大或要求测量多组实验数据时,必须采用“分压式”。
明确了上述基本要求之后,看下面的例证:
例题:用伏安法测量一个定值电阻的阻值,备用器材如下:
待测电阻R(阻值约30KΩ)
A.电源(E=16V,r=2Ω)
B.电源(E=3V,r=0.5Ω)
C.电压表(量程0—15V,内阻50kΩ)
D.电压表(量程0—3V,内阻10kΩ)
E.电流表(量程0—50uA,内阻500Ω)
F.电流表(量程0—1mA,内阻250Ω)
G.滑动变阻器(电阻0—200Ω)
H.开关及导线若干
(1)从上述器材中选出合适的器材 (用字母表示)。
(2)在方框中画出实验电路原理图。
解析:因待测电阻R的阻值较大,故选大电源,提高电压和电流的值。
I=mA=0.5mA。
由于E=16V,电压表选C。
(1)A、C、E、G、H。
(2)实验电路原理图(图5)如下:
RR,选分压接法;
RR,选内接法。
学生按照以上几步骤和方法,通过实际操作和相应实验题的练习,对高中电学实验的难点基本上都能突破和掌握。