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测量电阻时通常要选取合适的电路,这里教你几招选取测量电阻时的测量电路和控制电路。
1.测量电路的选取
(1)基本电路
(2)电路的对比
(3)内外接法的判断
①结论法:测大电阻用内接法,测小电阻用外接法。
②直接比较法:当待测电阻Rx较小且远小于电压表内阻Rv时,应选用外接法;当待测电阻Rx较大且远大于电流表内阻RA时,应选用内接法。如果知道Rx、Rv、RA大约值可采用比较法即当 Rx[]RA >RV[]Rx 应选用内接法;当Rx[]RA ③临界值法:当待测电阻RxRARV 时,视Rx为大电阻,应选用内接法;当Rx=RARV 时,两种接法均可。
④可以利用试触法:如图将电压表的左端接a点,而将右端第一次接b点,第二次接c点,观察电流表和电压表的变化,若电流表读数变化大,说明被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;若电压表读数变化大,说明被测电阻是小电阻,应该用外接法测量。(这里所说的变化大,是指相对变化,即ΔI[]I 和ΔU[]U)。
例1.对同一未知电阻Rx,用甲、乙两种电路测量,甲中电表读数为4V,3.9mA ;乙中电表读数为3V,4mA,则可判定待测电阻Rx()
A .比1kΩ 略小些B .比750Ω 略小些
C .比1kΩ 略大些D .比750Ω 略大些
解析:两种接法中电表示数变化分别为:
ΔU=│U1-U2│=1V,ΔI=│I1-I2│=0.1mA,ΔUU1 =14 ,ΔII1 =139 则说明电压表变化比较明显,即采用乙图的电路测量时,误差小些,此时测量值为750Ω ,而外接法测量值偏小答案应选:D。
2.控制电路的选取
(1)基本电路
以下两个图中,滑动变阻器对负载Rx的电压都能起到控制作用,但由于甲图中无论怎样调节滑动变阻器负载Rx上的电压都不能达到零,所以甲图中Rx两端电压变化范围较小,根据其所起的主要作用叫做限流接法。乙图中Rx两端电压变化范围较大,主要控制Rx两端电压,叫做分压接法。
(2)电路的对比
说明:U为电源路端电压,R0为滑动变阻器最大电阻,Rx为待测电阻阻值。
(3)分压限流接法的判断
①负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R0,须用分压式接法,此时若采用限流式接法会使Rx上得到的电压范围很小,不利于数据的采集。
②要求负载电阻Rx上电压或电流变化范围大,且从零开始连续可调,须用分压式接法。
③采用限流电路时,电路中的最小电流(电压)仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流(电压)时,应采用变阻器的分压式接法。
④负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大,并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始调节,采用限流式接法。
例2.通过实验描绘一个“2.5V,0.2W”的小灯泡的伏安特性曲线,可供选择的仪器有:
A. 量程0~0.6A,内阻0.2Ω的电流表
B. 量程0~100mA,内阻5Ω的电流表
C. 量程0~3V,内阻10KΩ的电压表
D. 量程0~15V,内阻50KΩ的电压表
E. 最大阻值为20Ω,额定电流为0.3A的滑动变阻器
F. 最大阻值为1KΩ,额定电流为0.1A的滑动变阻器
G. 蓄电池6V、导线、开关等
要求实验中灯泡电压从零逐渐增大到额定电压。
⑴电压表应选,电流表应选,滑动变阻器应选。(填器材代号)
(2)如果电表内阻的影响不能忽略,说明按你的实验电路进行测量,在电压较高段与电压较低段相比较,哪段误差更大?为什么?
解析:(1)小灯泡正常工作时的电压是U=2.5V,电压表应选C;电流是I = P/U = 0.08A = 80mA,电流表应选B;此时电阻是R=U2[]P= 31.25Ω,又因为题目要求电压从零逐渐增大,故滑动变阻器应选E且分压使用。
(2)本题采用电流表外接电压较高段误差大,因为电压越高,小灯泡灯丝电阻越大,电压表分流作用越明显,所以误差越大。
1.测量电路的选取
(1)基本电路
(2)电路的对比
(3)内外接法的判断
①结论法:测大电阻用内接法,测小电阻用外接法。
②直接比较法:当待测电阻Rx较小且远小于电压表内阻Rv时,应选用外接法;当待测电阻Rx较大且远大于电流表内阻RA时,应选用内接法。如果知道Rx、Rv、RA大约值可采用比较法即当 Rx[]RA >RV[]Rx 应选用内接法;当Rx[]RA
④可以利用试触法:如图将电压表的左端接a点,而将右端第一次接b点,第二次接c点,观察电流表和电压表的变化,若电流表读数变化大,说明被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;若电压表读数变化大,说明被测电阻是小电阻,应该用外接法测量。(这里所说的变化大,是指相对变化,即ΔI[]I 和ΔU[]U)。
例1.对同一未知电阻Rx,用甲、乙两种电路测量,甲中电表读数为4V,3.9mA ;乙中电表读数为3V,4mA,则可判定待测电阻Rx()
A .比1kΩ 略小些B .比750Ω 略小些
C .比1kΩ 略大些D .比750Ω 略大些
解析:两种接法中电表示数变化分别为:
ΔU=│U1-U2│=1V,ΔI=│I1-I2│=0.1mA,ΔUU1 =14 ,ΔII1 =139 则说明电压表变化比较明显,即采用乙图的电路测量时,误差小些,此时测量值为750Ω ,而外接法测量值偏小答案应选:D。
2.控制电路的选取
(1)基本电路
以下两个图中,滑动变阻器对负载Rx的电压都能起到控制作用,但由于甲图中无论怎样调节滑动变阻器负载Rx上的电压都不能达到零,所以甲图中Rx两端电压变化范围较小,根据其所起的主要作用叫做限流接法。乙图中Rx两端电压变化范围较大,主要控制Rx两端电压,叫做分压接法。
(2)电路的对比
说明:U为电源路端电压,R0为滑动变阻器最大电阻,Rx为待测电阻阻值。
(3)分压限流接法的判断
①负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R0,须用分压式接法,此时若采用限流式接法会使Rx上得到的电压范围很小,不利于数据的采集。
②要求负载电阻Rx上电压或电流变化范围大,且从零开始连续可调,须用分压式接法。
③采用限流电路时,电路中的最小电流(电压)仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流(电压)时,应采用变阻器的分压式接法。
④负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大,并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始调节,采用限流式接法。
例2.通过实验描绘一个“2.5V,0.2W”的小灯泡的伏安特性曲线,可供选择的仪器有:
A. 量程0~0.6A,内阻0.2Ω的电流表
B. 量程0~100mA,内阻5Ω的电流表
C. 量程0~3V,内阻10KΩ的电压表
D. 量程0~15V,内阻50KΩ的电压表
E. 最大阻值为20Ω,额定电流为0.3A的滑动变阻器
F. 最大阻值为1KΩ,额定电流为0.1A的滑动变阻器
G. 蓄电池6V、导线、开关等
要求实验中灯泡电压从零逐渐增大到额定电压。
⑴电压表应选,电流表应选,滑动变阻器应选。(填器材代号)
(2)如果电表内阻的影响不能忽略,说明按你的实验电路进行测量,在电压较高段与电压较低段相比较,哪段误差更大?为什么?
解析:(1)小灯泡正常工作时的电压是U=2.5V,电压表应选C;电流是I = P/U = 0.08A = 80mA,电流表应选B;此时电阻是R=U2[]P= 31.25Ω,又因为题目要求电压从零逐渐增大,故滑动变阻器应选E且分压使用。
(2)本题采用电流表外接电压较高段误差大,因为电压越高,小灯泡灯丝电阻越大,电压表分流作用越明显,所以误差越大。