電阻的測量和滑動(dòng)變阻器的使用

2021/10/101

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、掌握伏安法測電阻的原理和方法。

2、理解內(nèi)接法與外接法能造成測量誤差的原因。

3、掌握滑動(dòng)變阻器在電路中的使用。2021/10/102重點(diǎn)：

1、掌握伏安法測電阻的原理、方法和誤差分析。

2、根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何選擇合適的測試電路和實(shí)驗(yàn)器材

2021/10/103難點(diǎn)：

根據(jù)提供的器材規(guī)格，如何選擇合適的測試電路和實(shí)驗(yàn)器材。2021/10/104知識(shí)精講

一、伏安法測電阻

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1、測量原理：

根據(jù)歐姆定律I＝U/R，得到R＝U/I，用電壓表測出電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，就可以求出電阻，這種測量電阻的方法叫伏安法。2021/10/1062、兩種測量電路的比較

2021/10/1073、電流表內(nèi)、外接法與電路選擇的方法

：定量判斷法:適用于RA、RV、Rx的值已粗略知道。Rx>>RA,Rx為大電阻，電流表內(nèi)接法Rx<<RV,Rx為小電阻，電流表外接法口訣：“大內(nèi)小外”2021/10/108(2)當(dāng)

時(shí),選用電流表內(nèi)接法當(dāng)

時(shí),選用電流表外接法當(dāng)

時(shí)，電流表兩種接法都可以?？谠E：2021/10/109(2)試接法：無須粗略知道相關(guān)值。

將電路如圖1所示連接，只空出電壓表的一個(gè)接頭S，然后將S分別與a、b接觸一下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況。

2021/10/10102、若電壓表示數(shù)有顯著變化，說明電流表的分壓作用較強(qiáng)，應(yīng)選用電流表外接法，S應(yīng)接a測量。1、若電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用較強(qiáng)，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法，S應(yīng)接b測量。

2021/10/1011例1、某同學(xué)用伏安法測一個(gè)未知電阻Rx，用圖2所示甲、乙各試測一次，依圖甲測得數(shù)據(jù)U1=3.0V，I1＝3.0mA，依圖乙測得數(shù)據(jù)U2＝2.9V，I2＝4.0mA，由此可知圖＿＿＿所示的電路測量誤差小些，測得的Rx為＿＿＿Ω。2021/10/1012解析：甲、乙圖比較

2021/10/1013由甲、乙圖比較可知，引起的電流相對(duì)變化量為1/3，引起的電壓相對(duì)變化量為1/30，說明從內(nèi)接改成外接引起的電流變化大，說明電壓表分流作用較強(qiáng)，故采用甲圖電流表內(nèi)接方式，測量誤差小，即

答案：甲10002021/10/1014二、滑動(dòng)變阻器在電路中的控制作用

1、滑動(dòng)變阻器：

滑動(dòng)變阻器是一個(gè)可以連續(xù)改變電阻值的可變電阻，用它可以調(diào)節(jié)電路中電流的大小及兩點(diǎn)間的電壓，滑動(dòng)變阻器結(jié)構(gòu)如圖3所示，表面涂有氧化絕緣層的電阻絲AB密繞在瓷管上，滑動(dòng)觸片P與電阻絲緊密接觸（接觸部分的氧化層已刮掉），且能在滑桿CD上左右滑動(dòng)，根據(jù)，粗細(xì)均勻的電阻絲，電阻的大小與長度成正比，隨著滑動(dòng)觸片位置的變化，變阻器連入電路的電阻值也相應(yīng)發(fā)生變化。2021/10/10152、滑動(dòng)變阻器在電路中的兩種接法

①限流電路

A.接法：如圖4所示，把滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端（A和B）中的任何一個(gè)和滑動(dòng)端（C和D）中的任何一個(gè)接入電路，與用電器串聯(lián)起來；當(dāng)移動(dòng)滑鍵P時(shí)，可以改變電路中的總電阻，從而控制用電器上的電壓和電流，滑動(dòng)變阻器的這種接法稱為限流電路。2021/10/1016B.調(diào)節(jié)范圍：在圖4所示電路中，用電器上的電壓和電流分別為：

當(dāng)P滑到A端時(shí)，RAC＝0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為

Umax＝U，Imax＝U/Rf

2021/10/1017當(dāng)P滑到B端時(shí)，RAC＝R0（R0為滑動(dòng)變阻器的全值電阻），用電器上的電壓和電流均為最小，最小值分別為：

2021/10/1018綜上所述，限流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為由①式可以看出，限流電路的調(diào)節(jié)范圍與滑動(dòng)變阻器的全值電阻R0有關(guān)。在電源電壓U和用電器電阻Rf一定的條件下，R0越大，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍也越大；當(dāng)R0比Rf小得多時(shí)，用電器上的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍都很小。2021/10/1019②分壓電路

A.接法：如圖5所示，滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端分別與電源的兩極相連接，用電器的一端與滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端（A和B）中的任何一個(gè)相連接，用電器的另一端與滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端（C和D）中的任何一個(gè)相連接時(shí)，A、B兩端的電壓始終等于電源電壓U，用電器上的電壓Uf＝UCB，Uf只是UAB的一部分，滑動(dòng)變阻器的這種接法稱為分壓電路。2021/10/1020

B.調(diào)節(jié)范圍：在圖5所示的電路中，用電器上的電壓和電流分別為：式中R0＝RAC＋RBC，是滑動(dòng)變阻器的全值電阻。當(dāng)P滑到A端時(shí)，RAC＝0，RBC＝R0，用電器上的電壓和電流均為最大，其最大值分別為Umax＝U，Imax＝U/Rf

2021/10/1021當(dāng)P滑到B時(shí)，RAC＝R0，RBC＝0，用電器上的電壓和電流均為最小，其最小值分別為

Umin＝0，Umin＝02021/10/1022

綜上所述，分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍分別為由②式可以看出，用電器上的電壓調(diào)節(jié)范圍和電流調(diào)節(jié)范圍均與R0無關(guān)。2021/10/1023

A.當(dāng)用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器全值電阻，一般選擇分壓電路。

B.當(dāng)用電器電阻比滑動(dòng)變阻器全值電阻小或差不多，一般選擇限流電路。

C.實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開始連續(xù)變化時(shí)，必須選用分壓電路。

D.若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時(shí)，必須選用分壓電路。

E.當(dāng)題目中有下列暗示語言時(shí)，一般采用分壓接法，如：要求多測幾次取平均值或要求測量結(jié)果較準(zhǔn)確等。

F.當(dāng)兩種電路都能滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，從減小電能損耗考慮，應(yīng)優(yōu)先選用限流電路。③兩種電路的選擇2021/10/1024三、伏安法測電阻的電路與器材的選擇

1、基本原則：

①安全：保證不損壞實(shí)驗(yàn)器材。②精確：盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。③省電：在同時(shí)滿足以上兩個(gè)原則的前提下，應(yīng)使電源的功率盡可能小，以減少電能損耗。④方便：在保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提下，選用的電路和器材應(yīng)便于操作，讀取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)便于處理。2、測試電路和控制電路的選擇見上一、二部分2021/10/10253、實(shí)驗(yàn)器材的選擇①電源的允許最大電流不能小于電路中的實(shí)際最大電流。②用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實(shí)際最大電流。③電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值。④電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3以上。⑤滑動(dòng)變阻器的選擇原則第一是能用，第二是方便。2021/10/1026關(guān)于第⑤點(diǎn)說明所有滑動(dòng)變阻器的銘牌上都標(biāo)明該滑動(dòng)變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流，因此，滑動(dòng)變阻器的選擇首先看實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器的電流是否在其允許范圍之內(nèi)，然后看滑動(dòng)變阻器的電阻和電路中其它總電阻是否相當(dāng)，例如電路總電阻約為300Ω，選擇滑動(dòng)變阻器連接限流電路，可供選擇的滑動(dòng)變阻器的最大電阻有20Ω、200Ω、20kΩ，則應(yīng)選擇200Ω，因?yàn)?0Ω太小，可調(diào)范圍小，20kΩ太大，調(diào)節(jié)極不方便，滑動(dòng)觸頭稍稍一動(dòng)，電阻變化就是幾百上千歐，連接成分壓電路時(shí)原則也是一樣。2021/10/1027例2、用伏安法測量一個(gè)定值電阻的電阻值，現(xiàn)有的器材規(guī)格如下：

A.待測電阻Rx（約100Ω）

B.直流毫安表A1（量程0～10mA，內(nèi)阻約100Ω）

C.直流毫安表A2（量程0～40mA，內(nèi)阻約40Ω）

D.直流電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻約為5kΩ）

E.直流電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ）

F.直流電源（輸出電壓