电阻的测量(七种方法.课件.ppt
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- 电阻 测量 方法 课件
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1、1. 伏安法测电阻伏安法测电阻2. 多用表测电阻多用表测电阻3. 替代法测电阻替代法测电阻4.比较法测电阻比较法测电阻5.半偏法测电阻半偏法测电阻6.电流表电阻的测量电流表电阻的测量7.电压表电阻的测量电压表电阻的测量内容提要内容提要:一、伏安法测电阻的原理一、伏安法测电阻的原理:RX=UX IX .(2)(2)结论结论: : 电流表内接法:电流电流表内接法:电流为为真实值,电压偏大真实值,电压偏大 据据R RU/IU/I,测量值大于真实值测量值大于真实值 AVRxAVRx1. 电流表内接法电流表内接法(1)使用条件使用条件:RX RA 时时2. 电流表外接法:电流表外接法: (1)使用条件使
2、用条件:RX RV 时时(2)结论结论:电流表外接法:电压为真实值,电流偏大电流表外接法:电压为真实值,电流偏大 据据RU/I,测量值小于真实值,测量值小于真实值限流器电路,安培表内接法限流器电路,安培表内接法 RXRARXAV限流器电路限流器电路,安培表外接法安培表外接法 RXRVRXVA AV分压器电路分压器电路,安培表内接法安培表内接法 RXRAAVRX分压器电路分压器电路,安培表外接法安培表外接法 RXRVVARX二、伏安法测电阻的电路设计1、基本原则:、基本原则: 减小测量的误差减小测量的误差要应多次测量;选择好内接和外接。要应多次测量;选择好内接和外接。2、典型的电路:、典型的电路
3、:三、滑动变阻器的使用三、滑动变阻器的使用ABCD串联限流电路串联限流电路并联分压电路并联分压电路分压器分压器滑动变阻器的滑动变阻器的两种主要连接方式:两种主要连接方式:RXRA BC (D)RXR两种接法均可起到调压,限流作用,两种接法均可起到调压,限流作用, 但调节范围不同,功率损耗也不同但调节范围不同,功率损耗也不同 返回返回1、两种电路比较:、两种电路比较:分压接法的优势是:电压变化范围大,分压接法的优势是:电压变化范围大,限流接法的优势:限流接法的优势: 在于电路连接简便,附加功率损耗较小在于电路连接简便,附加功率损耗较小2、选择原则:、选择原则: a.当两种接法均可满足实验要求时,
4、一般选限流接法当两种接法均可满足实验要求时,一般选限流接法 b. 当负载电阻当负载电阻Rx 较小,变阻器总阻值较小,变阻器总阻值R 较大是较大是Rx 的几的几倍时,限流接法对电流、电压控制作用显著,一般用限流倍时,限流接法对电流、电压控制作用显著,一般用限流接法接法 c. 当负载电阻当负载电阻Rx 较大是较大是R 的几倍时,变阻器总阻值的几倍时,变阻器总阻值R 较较小,限流接法对电流,电压的调控作用不明显,一般选分小,限流接法对电流,电压的调控作用不明显,一般选分压接法压接法 d. 当要求电压从当要求电压从0 变起,一定用分压接法变起,一定用分压接法限流电路限流电路分分压电路压电路电压范围电压
5、范围电流范围电流范围UURRRXXXXRURRUXRU00U经验总结:经验总结:1、关于电流表内外接:、关于电流表内外接:大内大,小外小。大内大,小外小。2、关于分压与限流:、关于分压与限流:考试多数考分压;考试多数考分压;实验要求电压从零开始取的。实验要求电压从零开始取的。3、关于滑动电阻器的选择:、关于滑动电阻器的选择:分压时选小的;限流时选大的。分压时选小的;限流时选大的。4、关于滑动变阻器在闭合开关前、关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置的位置分压打到最小;限流打到最大值。分压打到最小;限流打到最大值。 例例1. 用内阻为用内阻为3000的电压表和内阻为的电压表和内阻为10的电流表的电流
6、表测电阻,在图甲、乙两种情况下,电压表的示数都是测电阻,在图甲、乙两种情况下,电压表的示数都是60V,电流表的示数都是电流表的示数都是0.2A,则,则R1的测量值为的测量值为 ,真实值是真实值是 ,R2的测量值为的测量值为 ,真实值是真实值是 。300 290300333 练习练习. 用伏安法测电阻,采用电流表内接法和外接用伏安法测电阻,采用电流表内接法和外接法,测得某电阻法,测得某电阻Rx的阻值分别为的阻值分别为 R1 和和R2 ,则所测则所测的测量值和真实值的测量值和真实值Rx之间的关系是之间的关系是 ( ) (A)R1 RxR2 (B) R1 RxR2 (C)R1R2Rx (D)R1R2
7、RxA返回返回 1996年高考年高考17.在用伏安法测电阻的实验中在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表所用电压表的内阻约为的内阻约为20千欧千欧,电流表的内阻约为电流表的内阻约为10欧欧,选择能够尽量选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验减小误差的电路图接线进行实验,读得的各组数据用实心读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上圆点标于坐标图上(如右图所示如右图所示).(1 )根据各点表示的数据根据各点表示的数据描出描出I-U图线图线,由此求得该电阻的阻值由此求得该电阻的阻值Rx= 欧欧(保保留两位有效数字留两位有效数字). (2)画出此实验的电路原理图画出此实验的电路原理图.2.4103mAvR
8、x 大电阻用大电阻用内接法,变阻器内接法,变阻器用分压器接法,用分压器接法,电路图如图示电路图如图示.(2)答:答:利用伏安法测电阻时,若不知待测电阻。可采用下述方法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伏特表的一个接头P,将,将P分别与分别与a,b 两点接触一下,如两点接触一下,如果安培表示数变化,则果安培表示数变化,则P 应接在应接在处,如果伏特表示处,如果伏特表示数显著变化,则数显著变化,则P 应接在应接在 处。处。解:解:安培表示数变化安培表示数变化显著显著,
9、说明被测电阻较大,可跟伏特表,说明被测电阻较大,可跟伏特表内阻相比。内阻相比。 因此采用内接法可以减小误差,因此采用内接法可以减小误差,P 应接在应接在b 处。处。 RabPVA而当伏特表示数变化而当伏特表示数变化显著显著,说明被测电阻较小可跟安培表,说明被测电阻较小可跟安培表内阻相比。内阻相比。 因此采用外接法可以减小误差,因此采用外接法可以减小误差,P应接在应接在a 处。处。ab返回返回四、与伏安法有关的几个实验:四、与伏安法有关的几个实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线 测定金属的电阻率测定金属的电阻率 测定的电源电动势和内阻测定的电源电动势和内阻(一)(一)描绘小灯泡
10、的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线 1.画出实验电路图如图示画出实验电路图如图示2.什么电流表采用外接法?什么电流表采用外接法?3.滑动变阻器为什么要用分压器接法?滑动变阻器为什么要用分压器接法?AA C BV描绘小灯泡的伏安特性曲线 1993年高考年高考 描绘出一个描绘出一个“220V 60W”灯泡的灯泡的UI 图图象,肯定不符合实际的是下图中的象,肯定不符合实际的是下图中的 ( )000A B C DUI0UIUIUIA C D上图中,若将上图中,若将 I、U对调,则选对调,则选 ( )A B D4.若测出一个热敏电阻的若测出一个热敏电阻的U-I图线,正确的应是上图中图线,正确的应是上
11、图中的(的( ) C5.画出的画出的UI图象的斜率的物理意义是什么?图象的斜率的物理意义是什么?6.为什么小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大?为什么小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大?返回返回 4.某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组下一组U和和I 的数据的数据: 在右图上画出在右图上画出I-U 图线图线.从图线上可以看出从图线上可以看出,当功率当功率逐渐增大时逐渐增大时,灯丝电阻的变化灯丝电阻的变化情况是情况是: . 这表明导体的电阻随这表明导体的电阻随温度升高而温度升高而 .编号编号12345678U(V)0.200.601.001.401.8
12、02.202.603.00I(A)0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光灯泡发光情况情况不亮不亮 很亮很亮 逐渐变亮逐渐变亮 正常发光正常发光1996年上海开始不变开始不变,后来逐渐增大后来逐渐增大增大增大返回返回例例1. 为了研究一个为了研究一个“2.5V,0.1W”的小灯泡的伏安特性的小灯泡的伏安特性,现有蓄电池一组,电键一个,导线若干,其他可供选,现有蓄电池一组,电键一个,导线若干,其他可供选择的器材如下:择的器材如下: A量程为量程为 03A,内阻为内阻为 0.025 的电流表;的电流表; B量程为量程为 00.6A,内阻为内阻为 0.
13、2的电流表;的电流表; C量程为量程为 0l00mA,内阻为内阻为 5 的电流表;的电流表; D量程为量程为 03V,内阻为内阻为 10K 的电压表;的电压表; E量程为量程为 015V,内阻为内阻为 50k 的电压表;的电压表; F05 的滑动变阻器,额定电流为的滑动变阻器,额定电流为1A。 (1)要正确地完成这个实验,要正确地完成这个实验, 电流表应选电流表应选 , 电压表应选电压表应选 (填代号填代号)。 (2)画出电路原理图:)画出电路原理图:CD mAv为了测定一个为了测定一个“6.3V,1W”的小电珠正常发光时的电阻,的小电珠正常发光时的电阻,实验室提供了下列实验器材:实验室提供了
14、下列实验器材:A、电流表电流表0.6A,0.2B、毫安表毫安表200mA,0.5C、电压表电压表10V,1kD电压表电压表15V,1.5kE电源电源6V,2AF电源电源9V,1AG、电源电源15V,0.1AH 可变电阻可变电阻10,1WI可变电阻可变电阻20,0.8W J 可变电阻可变电阻50, 0.5W K、导线若干,电键一个导线若干,电键一个 在右边的线框中画出实验的电在右边的线框中画出实验的电路图,要求测量误差尽可能小路图,要求测量误差尽可能小 求出可变电阻及电灯的额定值求出可变电阻及电灯的额定值 I1 0.32A I 灯灯0.16A I20.2A R 灯灯=40 I30.1AB C F
15、 I K不能用分压接法不能用分压接法电阻较大内接法电阻较大内接法Av实验时应选用的器材是实验时应选用的器材是 (二)、测定金属的电阻率(二)、测定金属的电阻率伏安法测电阻率的原理说明1 1由电阻定律公式由电阻定律公式 R=L /S R=L /S 知,电阻率知,电阻率=RS/L =RS/L 。因因此,要测定金属的电阻率,只须选择这种金属材料制成的此,要测定金属的电阻率,只须选择这种金属材料制成的导线,用导线,用“伏安法伏安法”测出金属导线的电阻测出金属导线的电阻R R,用用刻度尺刻度尺测测出金属导线连入电路部分的长度出金属导线连入电路部分的长度 L L,用用螺旋测微器螺旋测微器测出金测出金属导线
16、的直径属导线的直径d d,然后由然后由S=dS=d2 2/4 /4 算出金属导线的横截面算出金属导线的横截面积积S S,即可求得金属的电阻率即可求得金属的电阻率。2. 2. 在用在用“伏安法伏安法” ” 测量金属导线的电阻测量金属导线的电阻R R 时,时, 由于通由于通常选择待测金属导线的电阻约为数欧姆,实验室常用的安常选择待测金属导线的电阻约为数欧姆,实验室常用的安培表(量程取培表(量程取0.6A0.6A)的内阻的内阻R RA A为为 0.1250.125,伏特表(量程伏特表(量程取取3V3V)的内阻的内阻R RV V为为3KV3KV,比较后,有比较后,有R RV VRR。因此必须采用因此必
17、须采用安培表安培表外外接法,才能使由于电表的接入引起的系统误差较接法,才能使由于电表的接入引起的系统误差较小。小。3 3由电阻率的计算式还可看出,金属导线由电阻率的计算式还可看出,金属导线d d 的测量值的测量值的准确程度对实验误差的影响较大。因此,本实验选用的准确程度对实验误差的影响较大。因此,本实验选用螺旋测微器来测量金属导线的螺旋测微器来测量金属导线的d d。伏安法测电阻率的原理说明实验电路图:实验电路图:3、开始时滑动变阻器的滑动触头、开始时滑动变阻器的滑动触头应该在接入电路电阻最大的一端应该在接入电路电阻最大的一端.说明说明: 1.被测电阻丝的电阻较小,被测电阻丝的电阻较小, 所以选
18、用电流表外接法;所以选用电流表外接法;2、本实验不要求电压调节范围,、本实验不要求电压调节范围,可选用限流电路可选用限流电路.(除一些特殊情(除一些特殊情况外或具体情况具体分析)况外或具体情况具体分析)4、本实验通过的电流不宜太大,、本实验通过的电流不宜太大,通电时间不能太长,以免电阻丝发通电时间不能太长,以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化热后电阻率发生明显变化. 思考思考1. 本实验中正确选用电路后,所测得的金属的本实验中正确选用电路后,所测得的金属的电阻率比真实值电阻率比真实值 .小小思考思考2有一合金丝,横截面积为有一合金丝,横截面积为5.1107米米2,长,长L10米,要测其电阻率。现
19、备有量程米,要测其电阻率。现备有量程3伏,内阻伏,内阻3千欧的电千欧的电压表,量程压表,量程 0.6安,内阻安,内阻0.1 欧的电流表,两节干电池,欧的电流表,两节干电池,0100欧滑动变阻器,开关、导线等。用伏安法测其电阻欧滑动变阻器,开关、导线等。用伏安法测其电阻时,如电路选取正确,电压表示数为时,如电路选取正确,电压表示数为2.4伏,电流表示数伏,电流表示数为为0.12安,所选取的是内接法还是外接法电路?被测合安,所选取的是内接法还是外接法电路?被测合金丝的阻值是多少欧?合金丝的电阻率是多少?金丝的阻值是多少欧?合金丝的电阻率是多少?(参考答案:内接法,(参考答案:内接法,19.9欧欧
20、, 1.010-6 欧欧米)米)返回返回千分卡(螺旋测微器)(螺旋测微器) 1520510020253015109.694mm15205100202530151010.190mm返回返回RXVA AV 1989年高考:年高考:用伏安法测量金属导线的电阻用伏安法测量金属导线的电阻R,试把图中试把图中给出的器材连接成测量给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量的合适的电路。图中安培表的量程为程为0.6A,内阻接近内阻接近1,伏特表的量程为伏特表的量程为3V,内阻为几内阻为几K ;电源的电动势为电源的电动势为6V,变阻器的阻值为变阻器的阻值为020 。在在闭合电键前,变阻器滑动触点应处于正
21、确位置。闭合电键前,变阻器滑动触点应处于正确位置。解:解:金属导线的电阻不大,安培表应金属导线的电阻不大,安培表应外外接,变阻器电阻接,变阻器电阻比较大,可用比较大,可用限流限流接法,画出电路图如下:接法,画出电路图如下:+-返回返回如图为用伏安法测量一个定值电阻丝阻值的实验所如图为用伏安法测量一个定值电阻丝阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:需的器材实物图,器材规格如下:待测电阻丝待测电阻丝R Rx x( (约约100100 ) ). 直流毫安表直流毫安表( (量程量程0 010mA,10mA,内阻内阻5050 ) ). 直流电压表直流电压表( (量程量程0 03A,3A,内阻内阻5k
22、5k ) ). 直流电源直流电源( (输出电压输出电压4V4V,内阻可不计内阻可不计). ). 滑动变阻器滑动变阻器( (阻值范围阻值范围0 01515,允许最大电流,允许最大电流1A). 1A). 开关一个,导线若干开关一个,导线若干. .根据器材的规格和实验要根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连求,在本题的实物图上连线线. .【解析解析】本实验要求多测几组数据,并且有较大变化范围,本实验要求多测几组数据,并且有较大变化范围,由于由于R Rx x大于变阻器全部电阻,所以必须采用分压电路在电大于变阻器全部电阻,所以必须采用分压电路在电表接法上因为表接法上因为R Rx x与毫安表内阻与毫
23、安表内阻(50(50 ) )较接近,而远小于电较接近,而远小于电压表内阻压表内阻(50(50 ) ),故应采用电流表外接法,故应采用电流表外接法. .(三)测定电动势内阻电路vAU1=E-I 1r U2=E-I 2rA E=I 1(R1+r) E=I2 (R2+r)v E= U1 + U1r / R1 E= U2 + U2r / R2vA实验电路及其实物连线图返回返回U/I/例例1. 一一位位同学记录的同学记录的6组数据见表。试根据这些数据组数据见表。试根据这些数据在下图中画出在下图中画出UI图线,并根据图线读出电池的电动图线,并根据图线读出电池的电动势势E= ,电池的内阻电池的内阻 r =
24、.I(A)U(V)0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.051.480.75返回返回E rAR1 R2 例例2. 如图示的电路中,如图示的电路中,R1 、R2为标准为标准电阻,测定电源的电动势和内阻时,电阻,测定电源的电动势和内阻时,如果偶然误差可以忽略不计,则电动如果偶然误差可以忽略不计,则电动势的测量值势的测量值 真实值,内阻的测真实值,内阻的测量值量值 真实值,产生误差的原因真实值,产生误差的原因是是 。等于等于偏大偏大电流表有内阻电流表有内阻 例例3.在测定电源的电动势和内阻的实验中,待测电池、开在测定电源的电动势和内阻的实验中,待
25、测电池、开关和导线配合下列哪组仪器,可以达到测定目的关和导线配合下列哪组仪器,可以达到测定目的 ( )A. 一只电流表和一个滑动变阻器一只电流表和一个滑动变阻器B. 一只电流表和一只电压表一只电流表和一只电压表C. 一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱D. 一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱C D 例例4. 如图是测量电源内电阻的电路,下列关于误差的说法,正如图是测量电源内电阻的电路,下列关于误差的说法,正确的是确的是 ( )A .由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值小于真实值;由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值小于真实值;B. 由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值大
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