①连接电表应注意量程选用正确,正、负接线柱不要接错。 ②各导线都应接在接线柱上,不应在导线中间出现分叉。
③对于滑动变阻器的连接,要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻,在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。 ⑵基本方法:
①画出实验电路图。
②分析各元件连接方式,明确电流表与电压表的量程。
③画线连接各元件。(用铅笔画线,以便改错)连线方式应是单线连接,连线顺序应先画串联电路,再画并联电路。 一般先从电源正极开始,到电键,再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来;然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕,应进行检查,检查电路也应按照连线的方法和顺序。 (二)定值电阻的测量方法
1.欧姆表测量:最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测,为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。
2.替代法:替代法的测量思路是等效的思想,可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高,不需要计算,方法简单,但必须有可调的标准电阻(一般给定的仪器中要有电阻箱)。
【例题】在某校开展的科技活动中,为了要测出一个未知电阻的阻值Rx,现有如下器材:读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。 ⑴画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。 ⑵写出主要的实验操作步骤。 【解析】⑴实验电路如右图所示。
⑵①将S2与Rx相接,记下电流表指针所指位置。②将S2与R1相接,保持R2不变,调节R1的阻值,使电流表的指针指在原位置上,记下R1的值,则Rx=R1。
3.伏安法:伏安法的测量依据是欧姆定律(包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律),需要的基本测量仪器是电压表和电流表,当只有一个电表(或给定的电表不能满足要求时),可以用标准电阻(电阻箱或一个定值电阻)代替;当电表的内阻已知时,根据欧姆定律I=U/R电压表同时可以当电流表使用,同样电流表也可以当电压表用。
4.伏安法拓展:某些问题中,因实验器材不具备(缺电流表或电压表),或因实验条件限制,或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理,用“伏安法”的替代形式——“比较法”来设计实验方案。
⑴利用已知内阻的电压表:利用“伏伏”法测定值电阻的阻值 【例题】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω): 电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V; 电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω; 电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω;
滑动变阻器R,最大阻值约为100Ω; 单刀单掷开关K,导线若干。
测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。 【解析】如图所示
⑵利用已知内阻的电流表:利用“安安”法测定值电阻的阻值
【例题】用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材(代号)与规格如下:
电流表A1(量程250mA,内阻r1为5Ω);标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω); 待测电阻R1(阻值约为100Ω);滑动变阻器R2(最大阻值10Ω); 电源E(电动势约为10V,内阻r 约为1Ω);单刀单掷开关S,导线若干。 ⑴要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号.
⑵需要直接测量的物理量是_______,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1=________。 【解析】⑴实验电路图如图所示。
⑵两电流表A1、 A2的读数为I1、I2和电流表A1的内阻为r1,待测电阻R1的阻值的计算公式是:R1
I1
r1
I2 I1
⑶电压表、电流表混合用
【例题】有一电阻Rx,其阻值在100~200Ω之间,额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有:
安培表A1,量程为50mA,RA1=100Ω 安培表A2,量程为1A,RA2=20Ω 电压表V1,量程为5V,RV1=10kΩ 电压表V2,量程为15V, RV2=30kΩ 变阻器R1,变阻范围0~20Ω ,2A 变阻器R2,变阻范围0~1000Ω,1A 9V电源,电键,导线。
⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是: 。 ⑵画出所用实验电路图。
【解析】⑴允许通过电阻中电流可能的最大值由:P IR得,I1 35mAI2 50mA。因为电阻可能为200Ω,所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA,应用电流表的示数来控制通过电阻的电流,因此,电流表应选A1
。又
2
U2
因为P ,所以U1 5VU2 7.1因为电阻可能为100Ω,所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V,V 。
R
应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压,因此电压表应选V1。因为R1< R2,且2A>35mA, 所以应选变阻器R1。因为R1<Rx 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为Rx<RARV, 所以应选用外接电路。 ⑵实验所用电路如图所示
【变式题】(2006年广东)某同学设计了一个如图甲所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为:待测干电池组(电动势约3 V)、电流表(量程0.6 A,内阻小于1 Ω)、电阻箱(0~99.99 Ω)、滑动变阻器(0~10 Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小,电流表的内阻不能忽略。
⑴该同学按图甲连线,通过控制开关状态,测得电流表内阻约为0.20 Ω。试分析该测量产生误差的原因是_________________________________________。
⑵简要写出利用图甲所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤:
①_____________________________________________________________________ ; ②______________________________________________________________________ ; ⑶图乙是由实验数据绘出的
1
R图象,由此求出待测干电池组的电动势E=______V、内阻 I
r=______ Ω。(计算结果保留三位有效数字)
图甲
R/Ω
图乙
1
【解析】由测定电源电动势和内阻实验的原理知,此种接法出现误差的原因是电流表的分压作用。而R r r安 R
I
图线的斜率表示电源电动势的倒数,据此得出电动势E=2.81V, 内 阻 r=2.33Ω。若不能正确理解一定要分析清楚。