高中物理实验

高三物理总复习 物理实验

高中物理实验

关于电阻测量的专题分析

一、在测量电阻时的通常方法是--伏安法 在用伏安法测量电阻时：有分压和限流两种电路的选择、电流表有内接和外接的选择、电流表和电压表量程的选择、滑动变阻器的选择以及电源的选择等问题。 1. 分压和限流电路的选择：

（1）看滑动变阻器的阻值与被测电阻值之间的关系： ①若R变＜Rχ，通常选分压电路； ②若R变＞Rχ通常选限流电路；

③若R变～Rχ分压和限流电路均可，但最好选限流电路。

④当变阻器的所有电阻都联入电路时，用电器的电压、电流都会超过额定值时应采用分压电路。

（2）看实验的要求：若题目中要求测量电路的电压从零开始或要求测多组数据，则要用分压电路。

2. 内外接电路的选择：

若RV/Rχ＞Rχ/RA，则选用外接电路；若Rχ/RA＞RV/Rχ则用内接电路。也可用试触法选内外接电路。

3. 电压表和电流表量程的选择：

①如果题目中给出用电器的额定功率（即隐含给出此用电器的额定电压和额定电流），这种情况要从保护被测用电器的角度出发，用电流表或电压表示数来控制用电器中的电流或用电器两端的电压。

②如果题目中没有给出用电器的额定功率，则要从保护电流表和电压表的角度出发，要求测量的电流或电压的最大值不能超过电流表或电压表的量程。

③在电流表和电压表的量程大于测量值的前提条件下，量程越接近测量最大值越好，即表盘刻度尽可能大范围利用，一定不能只利用其中的一小部分刻度。 4. 滑动变阻器的选择：在满足实验要求的条件下，要选用阻值比较小的变阻器（阻值越小，电阻的变化越平缓，不至使测量电路中的电流或电压增加的非常突然，在调节时比较容易控制测量的物理量的变化，即调节方便）。 二、几种测电阻的方法： 1. 伏安法测电阻

2 利用惠斯通电桥平衡条件准确的测电阻：

a 如图所示四个电阻R1、R2、R3、R4连接成四边形，每一边叫做电

R1 R2 桥的一个臂。在一个对角线cd的两点间加上电压U，在另一对角

G 线ab两点间接入灵敏检流计G，称这个支路为桥之路，也就是说c d “桥”是指含有G的ab支路，G的作用是把a、b连起来直接比较这

R4 R3 两点的电势是否相等。当a、b两点电势相等时，G中无电流，这b K 种状态叫做电桥平衡；当a、b两点电势不等时，G中有电流，这

U 1

高三物理总复习 物理实验

种状态叫做电桥不平衡。

3．比较法 ：

RX R0

（1）只用电压表：

①器材：两只电压表，一个定值电阻

U原理： UxU0?Rx?xR01 2 RxR0U0RX R0 变化：

②器材：一只电压表，一个定值电阻

K1 原理 UxU?UxUx?R?R0x

U?UxRxR0

（2）只用电流表：

RX ①器材：两只电流表，一个定值电阻 A1 原理：

I0A2 R?R0IR?IR xxx00IxRX K1 ②器材一只电流表，一个定值电阻

R0 K2 原理： A I0IxRx?I0R0Rx?R0

Ix

A1 1 4．替代法 ：

K 原理：将电键接到1处，读出电流表A2的数值，然后 R2 A2 将电键接到2处，调节电阻箱R1使A2的数值回到原 2 R1 来值，此时R1的电阻 就等于A1的内阻。 替代法测A1的内阻

Ig Rg 5. 半偏法 ：

A （1）测电流表的电阻： K R1 控制条件：如果满足Rg<

指针指在满偏的位置上。然后，闭合开关，并且调节电阻箱R1，使电流表的指针指在半偏的位置。电流表的电阻Rg和R1相等，读出R1即可知道电流表的电阻。 （2）测电压表的电阻： K Ug Rg 控制条件：如果满足Rg>>R0，电路中的电流就几乎只由 R0决定。电压表的电阻对电流的影响几乎可以忽略。 R1 原理：在K闭合的情况下，调节滑动变阻器使电压表的指 针指在满偏的位置上。然后，打开开关，并且调节电阻箱R1，

R0 使电压表的指针指在半偏的位置。电压表的电阻和R1相等，读

2

高三物理总复习 物理实验

出R1即可知道电压表的电阻。

6. 欧姆表测电阻： (1)认识万用表：

(2)万用表测电阻的工作原理： (3)用表测电阻的基本步骤： (4)万用表测电阻的注意事项：

+ －

黑表笔 红表笔

三、在电阻的测量中的几种典型问题：

1、测量没有额定功率（额定电流）的电阻---- 2、测量有额定功率（额定电流）的电阻---- 3、测电压表的电阻RV---- 4、测电流表的电阻RA---- 5、测灵敏电流计的电阻RG---- * 电学实验中一定会连实物电路图

例1、如图所示，M、N间的电压恒定，当电键k接在a时，电压表的示数为10V，电流表的示数为0.2A；当电键k接在b时，电压表的示数为12V，电流表的示数为0.15A。那么（ ）

K A. Rχ较准确的测量值是50Ω V B. Rχ较准确的测量值是80Ω a b Rχ N C. Rχ的真实量值是70Ω A M D. 无法计算Rχ的真实量值

例2. 要比较准确地测一个阻值在50～60Ω之间的电阻Rχ，实验室提供的器材如下： 电池组E（ε=12V，r=0.5Ω）； 电压表V（0～10V，RV=20kΩ）； 电流表A1（0～50mA，RA1=20Ω）， 电流表A2（0～300mA，RA2=4Ω）； 滑动变阻器R1（0～100Ω，1A）， 滑动变阻器R2（0～1700Ω，0.3A）；导线、电键。

Rχ 画出实验的电路图并标出所用仪器的字 A 解析：∵R变＞Rχ（没有限定的要求）∴选限流电路 V ∵电路中可能的最大电流Imaχ≈12V／50Ω=240mA

3

R1 高三物理总复习 物理实验

∴电流表选A2。

∵RV/Rχ＞Rχ/RA，∴选用外接电路。∵R变均大于Rχ，∴选用R1（调节方便）。

例3. 用伏安法测电阻Rχ时，若被测电阻标有“100Ω±10％”字样，其额定功率为1/8w。实验室有以下器材：①安培表A1：0～0.03A，RA1=100Ω；②安培表A2：0～1A，RA2=20Ω；③伏特表V1：0～3V，RV1=4kΩ；④伏特表V2：0～15V，RV2=20kΩ；⑤变阻器R：0～800Ω，0.3A；⑥直流电源6V；⑦电键、导线。（1）画出实验电路，写出所选安培表、电压表的字母；（2）写出选择安培表、电压表、实验电路的方法。 解析：①∵R变＞Rχ，且没有特别要求，∴选用限流电路。

②∵Rχ有额定功率且被测电阻值有一个范围，所以该电阻有两个允许通过的最大电流： Imaχ1≈0.034A，Imaχ1≈0.037A。∴实际通过Rχ的电流不能超过0.034A，因此应该选用A1来限制通过电阻中的电流不超过最大值。

③∵电阻Rχ两端的电压的最大值Umaχ≈3V，∴选用量程为3V的电压表V1，一是用电压表来控制Rχ两端的电压不超过最大值，二是使电压表的表盘刻度尽可能的大范围使用，

Rχ 若选V2则绝大部分表盘的刻度都不能使用，这样测量的误差大 A2 且很容易使电阻两端电压超过最大值，操作时必须非常谨慎即 V 操作不方便。

? ④在选A1、V1后，根据RV／Rχ＞Rχ／RA，则应选用外接电路

R1

例4．欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的阻值，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A电池组（3V，内阻1Ω）；B．电流表（0－0.6A，内阻0.125Ω）；C．电压表（0－3V，内阻3kΩ）；D．滑动变阻器（0－20Ω，额定电流IA）；E．滑动变阻器（0～2000Ω，额定电流0.3A）；H．电键，导线若干． （1）实验电路应采用电流表________________接法． （2）备用器材中滑动变阻器应选用________________

例5.在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上（如右图所示）。

（1）根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rχ＝ 欧（保留两位有效数字）。

（2）画出此实验的电路原理图。

4

高三物理总复习 物理实验

例6. 某电压表内阻在20～50kΩ之间，要测其内阻RV，实验器材如下：待测电压表V（量程3V），电流表A1（量程200μA），电流表A2（量程5mA），电流表A3（量程0.6A），变阻器R（最大值1kΩ），电键。电源（电动势4V）。 （1）电流表应选用 。

（2）为减小误差，测多组数据，在方框内画出电路图

解：①∵题目中有特殊的要求：为减小误差，测多组数据，所以必须用分压电路，另外R变＜Rχ=RV也应该选分压电路，电路如图所示。

A1 V ②电压表允许通过的最大电流

Imaχ=U/RVmiχ=3V/20kΩ=150μA，所以应该选量程为200

μA的电流表A1，来控制待测电压表中的电流不超过允许通过电流的最大值。另外，如果选量程为5mA的电流表A2，会

? 使表盘的绝大部分用不上，使测量产生大的误差，所以只能选

电流表A1。

③用伏安法测电压表的内阻时没有内外接电路。

例7 某一用电器的铭牌上标明额定电压为100V，额定功率因字迹不清而无法辨认，该用电器有显示是否处于正常工作状态的指示灯。给你一 个电阻值为0～100Ω的滑动变阻器和电压为220V的恒压 用电器 电源，为了确保用电器能安全地调节到正常地工作状态 （1）试在右图所示的方框内画出正确的电路图 （2）若在正确的连接电路中，当用电器正常工作， 通过电源的电流强度是2.4A,则此用电器功率是多少？

例8．有一个小灯泡上标有“6V，0.1A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：

A． 电压表（0～5V，内阻2KΩ）； B．电压表（0～10V，内阻3.0KΩ）； C．电流表（0～0.3A，内阻2.0Ω）； D电流表（0～0.6A，内阻1.5Ω）； E．滑动变阻器（30Ω，2A）； F．滑动变阻器(100Ω,0.5A)； G学生电源（直流9V），开关导线．

（l）画出实验电路图，连接实物图,要求电压从0开始测量．

（2）实验中所用电压表____，电流表______，滑动变阻器______。

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kt3t.html