高中物理 伏安法测电阻学案 人教版第二册

伏安法测电阻

【学生须知】

电阻的测量是近年来高考的热点，也是高考难点。1994—2020年中，十年的高考都考查了电阻的测量，在很多复杂多变的测量电阻的电路设计中，其本质思想都是伏安法测电阻。课本中所涉及的电学实验，也大部分都用到了伏安法测电阻的思想。 【学习目标】

1.理解伏安法测电阻的原理，会讨论伏安法测电阻的误差.

2.正确选择安培表内接法和外接法。 【学习重点】

1.伏安法测电阻的两种接法

2.掌握测量电阻的电路选择方法 【学习难点】

1.伏安法测电阻两种接法的测量误差的讨论，

2.测量电路的选择方法 【学习过程】 一.实验原理 根据欧姆定律I

U

R

，用电压表和电流表分别测出待测电阻两端电压U 和通过待测电阻的电流I ，就可求出其电阻值。 二．实验电路

1．工作电路（电流表的内外接）

用伏安法测电阻，可以用两种方法把电压表和电流表接入电路。如图1甲、乙所示。图甲称为电流表的外接法，图乙称为电流表的内接法：

由于电流表和电压表内阻的影响，不管采用哪种接法，都将导致系统误差。设电压表的内阻为R V ，电流表的内阻为R A 。 ①原因分析:

a.采用外接法:由于电压表内阻R V 分流,使电流表的读数比通过R X 的电流大 则:,得R 测小于R X

X X V X

V X V R R R R R R R R I U R ≈?+==

时，〉〉当 b.采用内接法:由于电流表内阻R A 分压,使电压表的读数比R X 两端的电压大 则:得R 测大于R X

X X A X A R R R R R R I

U

R ≈?+==

时，〈〈当 [设问]：为了尽量使R 测与R X 接近,应用如何选择连接方式？得出： ②电路选择判断方法:

a.当R X 较大、且满足R X >>R A 时 ,应采用内接法，因为这时安培表的分压作用较微弱。

b.当R X 较小、且满足R X <

练习：《三尺讲台》．．．．．．．．．P ．236．．．，变式．．．3．-．1．

因此，常有这样的说法“外接法测量小电阻，内接法测量大电阻。”而在实际的应用中可以采用试探的办法来确定那种方法比较好。如图2所示，让电压表的一端接在电路上的点a ，另一端先后接到点b 与点c ，注意观察两个电表的示数。若电流表示数有明显变化，则待测电阻跟电压表的内阻可比拟，电压表应该接在a 、c 两点；若电压表的示数有显著变化，则待测电阻值跟电流表的内阻可以比拟，电压表应接在a 、b 两点。【学生练习】．．．．．．

第．1.．．题．

2．供电电路（滑动变阻器的接法）

①分析：供电部分与滑动变阻器相连，滑动变阻器有限流和分压两种作用，因此也有两种接入电路的方法。如图3甲、乙所示。图甲为限流接法，图乙为分压接法。R Z 代表工作部分电路。

滑动变阻器用作限流时，用以控制或调节电路中的电流。此电路中，工作电路两端电压U 的调节范围（Z

Z

R R R E ，E ），获得较大的调节范围，必须测量小的电阻，

同时电路中的消耗的功率较小，可以节约能源。故此电路多用来测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比差不多或比滑动变阻器的总电阻略小，约在5倍以内）。

滑动变阻器用作分压时，它是从滑动变阻器R 上分出一部分电压加到工作电路上。当滑动触头从a 端向b 端滑动时，工作电路两端电压U 的变化范围（0，E ）。在滑动变阻器R 工作安全的条件下，应该是滑动变阻器R 越小越好，调节R 的过程中，工作电路两端的电压U 变化比较明显，因此多用来测量阻值大的电阻。 ②总结：

a ．两种电路比较：

分压接法的优势是：电压变化范围大。

限流接法的优势：在于电路连接简便，附加功率损耗较小。 b ．电路选择原则：

Ⅰ.两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法。

Ⅱ.当负载电阻Rx 较小，变阻器总阻值R 较大是Rx 的几倍时，限流接法对电流、

电压控制作用显著，一般用限流接法。

Ⅲ.当负载电阻Rx 较大是R 的几倍时，变阻器总阻值R 较小，限流接法对电流，电压的调控作用不明显，一般选分压接法。 Ⅳ.实验要求电压从零开始取，一定用分压接法。

Ⅴ.关于滑动变阻器在闭合开关前p 的位置：分压打到最小；限流打到最大值。 Ⅵ.关于分压与限流：考试多数考分压。 C ．器材选择原则：

Ⅰ.注意电表的量程，滑动变阻器的最大电流。 Ⅱ.电表示数为满刻度的

3

2

左右时，读数准确。 Ⅲ.关于滑动电阻器的选择：分压时选小的；限流时选大的。 【学生练习】

1.利用伏安法测电阻时，若不知待测电阻。可采用下述方法选择正确电路以减小误差。可将仪器按下图接好，并空出伏特表的一个接头P ，将P 分别与a ，b 两点接触一下，如果安培表示数变化显著，则P 应接在 处，如果伏特表示数显著变化，则P 应接在 处。

2．《三尺讲台》P 236例4。 3．《三尺讲台》P 236，变式4-1。

4．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测电流表A 1的内阻r 1。要求方法简单，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

⑴在右边的方框中画出实验电路图，标明所用器材的代号。

⑵若选测量数据中的一组来计算r

1，则所用的表达式为r

1

=____，式中各符号的意

义是______。

5．某电压表的内阻在20 kΩ～50 kΩ之间，现测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材。

待测电压表V（量程3 V）电流表A

1（量程200 μA）电流表A

2

（量程

0.6 mA）

滑动变阻器R（最大阻值1 kΩ）电源E （电动势4 V）开关S （1）所提供的电流表中，应选用_______（填写字母代号）

（2）为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的实验电路图。

6．实物图连接练习

【综合拓展】

1

2．两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻 3．两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻

A 2

A 1

V 1

V 2

R A 1

A 2

V 2

V 1

R

V

A

R