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一、伏安法电流表内外接的选择方法
在用伏安法测电阻时,由于没有理想电流表、电压表,所以不管是采用电流表内接还是外接都将引起误差,为了尽量减小误差,我们采用电流表内接或者外接,当Rx较大时应该采用内接法,从而忽略电流表的分压,当Rx较小时应该选用外接法,忽略电压表的分流,但是习题中往往会出现被测电阻既不太大又不太小的情况,那么我们用比值判定:当RV/RX>RX/RA时说明RV比RX大的多,选用电流表外接法,当RV/RX 二、滑动变阻器分压与限流接法的选择
(一)限流式接法
电路连接如图1,滑动变阻器为限流式接法,负载Rx的最大电压为电源的电动势为E,最小电压为,这种电路连接滑动变阻器两个有效端,接起来方便,在电路图上看起来好像接了三端,但是只有P端和b端有效,做实验时须注意将滑动变阻器连到电路中时应将P滑到a端,使滑动变阻器接到这一点在电路中的电阻最大,这一点在闭合电键前一定要检查。
(二)分压式接法
电路连接如图2,滑动变阻器为分压式接法,负载Rx的最大电压为E,最小电压为0,这种电路连接滑动变阻器的三个有效端,a、b、P均为有效端,在实验闭合电键前,将滑动变阻器的P滑到a端,使负载的电压为零,以保护负载。
图1 图2
(三)选择方法
实际应用中我们是选择限流式电路还是分压式电路呢?由于限流式电路接法简单,所以我们首选限流式电路,但是当限流式电路不能满足实验要求时我们要选分压式电路,一般以下三种情况我们必须选用分压式电路:
1.要求负载的电压从0开始连续变化时必须选择分压式电路。
因为只有分压式电路才能满足负载的电压从零开始,而限流式接法不能满足。
2.当负载的电阻比滑动变阻器的电阻大得多时;实验要求负载的电压变化范围大时;尽量减小实验误差或者要求测量多组数据时,必须选用分压式。
3.当采用限流式接法时电路中的最小电流都大于电流表的或者负载的额定电流时必须选用分压式电路。
三、实验器材的选择
选择器材的原则是考虑安全因素和误差因素:
1.选择电表:要求电表的实际读数不能小于量程的1/3,若能大于2/3更好,但不能超过电表的量程。
2.选择滑动变阻器:分压式电路中选择阻值小的而额定电流大的滑动变阻器;限流式电路中选择与负载阻值相接近的。
例1:一个待测电阻,其阻值约在40Ω-50Ω之间,测量其电阻所需器材有:
电池组E,电动势为9V,内阻约为0.5Ω
电压表V,量程0-10V,内阻20KΩ
毫安表A1,量程0-50mA,内阻约20Ω
毫安表A2,量程0-300mA,内阻约4Ω
滑动变阻器R1,阻值范围0-100Ω,额定电流1A
滑动变阻器R2,阻值范围0-1700Ω,额定电流0.3A
电键S,导线若干,有以下两种电路可供选择:
图3 图4
为了实验能够正常进行并减小误差,而且要求滑动变阻器便于调节,实验中应该选用图所示的电路;实验所用的毫安表为(填代号);所用滑动变阻器为(填代号)。
解析 电路中电流最大为滑动变阻器滑到最左端时,Im=E/RX=9/40=0.225A,所以选择A2,由RV/RX>RX/RA,选择电流表外接,因为两个电路均为限流式,所以选择与阻值和Rx接近的,而且额定电流大的,很明显选择R1。
答案:甲;A2;R1。
例2:一待测电阻,阻值在100-200Ω之间,额定功率0.25W,现用伏安法测其阻值,可供选择的器材有:
A.安培表,量程0-50mA,内阻为20Ω
B.安培表,量程0-3A,内阻为0.1Ω
C.伏特表,量程0-3V内阻10KΩ
D.滑动变阻器0-20Ω,I额=2A
E.电池组,E=12V,内阻不计
F.电键K,导线若干。
安培表选(填序号),变阻器选(分压、限流)接法,
安培表选(内接、外接),画出电路图。
解析 由于待测电阻的额定功率为0.25W,所以I额=≈0.035A,选择安培表A,
由于RV/RX>RX/RA,所以选择电流表外接。
若选用限流式电路,Imin=E/(R滑+RA+Rx)=12/(20+20+200)=0.05A=50mA,
由于Imin=I额,选择限流式接法滑动变阻器若滑动,则电流大于额定电流,所以应选择分压式接法,电路如图5所示。
图5
在用伏安法测电阻时,由于没有理想电流表、电压表,所以不管是采用电流表内接还是外接都将引起误差,为了尽量减小误差,我们采用电流表内接或者外接,当Rx较大时应该采用内接法,从而忽略电流表的分压,当Rx较小时应该选用外接法,忽略电压表的分流,但是习题中往往会出现被测电阻既不太大又不太小的情况,那么我们用比值判定:当RV/RX>RX/RA时说明RV比RX大的多,选用电流表外接法,当RV/RX
(一)限流式接法
电路连接如图1,滑动变阻器为限流式接法,负载Rx的最大电压为电源的电动势为E,最小电压为,这种电路连接滑动变阻器两个有效端,接起来方便,在电路图上看起来好像接了三端,但是只有P端和b端有效,做实验时须注意将滑动变阻器连到电路中时应将P滑到a端,使滑动变阻器接到这一点在电路中的电阻最大,这一点在闭合电键前一定要检查。
(二)分压式接法
电路连接如图2,滑动变阻器为分压式接法,负载Rx的最大电压为E,最小电压为0,这种电路连接滑动变阻器的三个有效端,a、b、P均为有效端,在实验闭合电键前,将滑动变阻器的P滑到a端,使负载的电压为零,以保护负载。
图1 图2
(三)选择方法
实际应用中我们是选择限流式电路还是分压式电路呢?由于限流式电路接法简单,所以我们首选限流式电路,但是当限流式电路不能满足实验要求时我们要选分压式电路,一般以下三种情况我们必须选用分压式电路:
1.要求负载的电压从0开始连续变化时必须选择分压式电路。
因为只有分压式电路才能满足负载的电压从零开始,而限流式接法不能满足。
2.当负载的电阻比滑动变阻器的电阻大得多时;实验要求负载的电压变化范围大时;尽量减小实验误差或者要求测量多组数据时,必须选用分压式。
3.当采用限流式接法时电路中的最小电流都大于电流表的或者负载的额定电流时必须选用分压式电路。
三、实验器材的选择
选择器材的原则是考虑安全因素和误差因素:
1.选择电表:要求电表的实际读数不能小于量程的1/3,若能大于2/3更好,但不能超过电表的量程。
2.选择滑动变阻器:分压式电路中选择阻值小的而额定电流大的滑动变阻器;限流式电路中选择与负载阻值相接近的。
例1:一个待测电阻,其阻值约在40Ω-50Ω之间,测量其电阻所需器材有:
电池组E,电动势为9V,内阻约为0.5Ω
电压表V,量程0-10V,内阻20KΩ
毫安表A1,量程0-50mA,内阻约20Ω
毫安表A2,量程0-300mA,内阻约4Ω
滑动变阻器R1,阻值范围0-100Ω,额定电流1A
滑动变阻器R2,阻值范围0-1700Ω,额定电流0.3A
电键S,导线若干,有以下两种电路可供选择:
图3 图4
为了实验能够正常进行并减小误差,而且要求滑动变阻器便于调节,实验中应该选用图所示的电路;实验所用的毫安表为(填代号);所用滑动变阻器为(填代号)。
解析 电路中电流最大为滑动变阻器滑到最左端时,Im=E/RX=9/40=0.225A,所以选择A2,由RV/RX>RX/RA,选择电流表外接,因为两个电路均为限流式,所以选择与阻值和Rx接近的,而且额定电流大的,很明显选择R1。
答案:甲;A2;R1。
例2:一待测电阻,阻值在100-200Ω之间,额定功率0.25W,现用伏安法测其阻值,可供选择的器材有:
A.安培表,量程0-50mA,内阻为20Ω
B.安培表,量程0-3A,内阻为0.1Ω
C.伏特表,量程0-3V内阻10KΩ
D.滑动变阻器0-20Ω,I额=2A
E.电池组,E=12V,内阻不计
F.电键K,导线若干。
安培表选(填序号),变阻器选(分压、限流)接法,
安培表选(内接、外接),画出电路图。
解析 由于待测电阻的额定功率为0.25W,所以I额=≈0.035A,选择安培表A,
由于RV/RX>RX/RA,所以选择电流表外接。
若选用限流式电路,Imin=E/(R滑+RA+Rx)=12/(20+20+200)=0.05A=50mA,
由于Imin=I额,选择限流式接法滑动变阻器若滑动,则电流大于额定电流,所以应选择分压式接法,电路如图5所示。
图5