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高中物理伏安法测电阻实验:仪器、接法选择及解题要点

2026-05-21 10:33:15辅导探讨0

物理学的基础是实验,高考里实验能力始终占据着颇为重要的位置,物理高考试图借助笔试的方式去考查学生的实验能力,当中伏安法测电阻实验,因有着知识点众多、题型灵活、对于学生设计以及创新能力具备较高要求等特点,这么多年来一直成为高考实验考查的热点问题,学生在处理这类问题的时候常常觉得不知从何处着手。事实上,这类问题通常是由三个方面而构成的,也就是,仪器的挑选,内外接法的挑选,以及变阻器接法的挑选,要是能够把以上这三个问题给妥善解决掉的话,那么就能够让问题很轻易地得到解决。kxD物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验电路图kxD物理好资源网(原物理ok网)

实验器材的选择:kxD物理好资源网(原物理ok网)

实验仪器选取的基本准则是,安全,也就是不会损坏实验器材,准确,即尽可能加大测量精确度,去减小实验误差,方便,即在确保实验正常推进的前提下,应当利于操作。所以一定要看重所给到的器材、元件,像电表、电阻等相关数据,像是额定功率、额定电流或者电压、电阻等。剖析准确值与近似值所给出的答题讯息,由于这些讯息常常是挑选电源或者电表的主要凭据,具体来讲主要是,电源、电压表、电流表、变阻器的选择问题。基于上述原则,可以从以下三个方面入手:kxD物理好资源网(原物理ok网)

I、电源电动势和允许的最大电流要不小于待测电阻的额定值。kxD物理好资源网(原物理ok网)

2、电压表要用其量程,不能小于待测电阻额定值,电流表同样如此,不能小于待测电阻额定值,并且,务必让指针有较大角度的偏转现象发生,一般来说,应指到满偏度,也就是满刻度的一半以上,通过这样的方式,来减少测量造成的误差了。kxD物理好资源网(原物理ok网)

3、等到待测电阻达到额定电流的时候,变阻器当中的电流应该不会大于它自身的额定电流数值,在相同条件之下,变阻器整体的阻值越小,就会越是方便于进行操作。kxD物理好资源网(原物理ok网)

晓得有一个电阻,其额定的功率是0.5W,粗略去测量它电阻的数值大概是16Ω,当下要运用伏安法来测定它的阻值,实验所需要的器材有:kxD物理好资源网(原物理ok网)

(1)直流电流表(量程0~200毫安,内阻20欧);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(2)直流电流表(量程0~3安,内阻0.1欧);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(3)直流电压表(量程0~3伏内阻10千欧);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(4)直流电压表(量程0~15伏,内阻30千欧);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(5)滑动变阻器(阻值范围0~20欧,允许最大电流1安)kxD物理好资源网(原物理ok网)

(6)滑动变阻器(阻值范围0~100欧,允许最大电流0.1安)kxD物理好资源网(原物理ok网)

(7)直流电源(输出电压12伏,内阻可不计);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(8)直流电源(输出电压2伏,内阻可不计);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(9)电健一个,导线若干条.实验中应选用的器材有(填编号)kxD物理好资源网(原物理ok网)

解析:由题中所给待测电阻的阻值和额定功率可知:kxD物理好资源网(原物理ok网)

按以上讲述的原则,供选择使用的器材之中,应该挑选的是(1) ,还有(3) ,以及(5) ,再加上(7) ,另外还要纳入(9)。kxD物理好资源网(原物理ok网)

测量电路(电流表“内外接法”)的选择:kxD物理好资源网(原物理ok网)

伏安法用以测量电阻所依据的原理乃是欧姆定律,即表达式为R=U/I。其常用的测量电路包含有,电流表外接电路,也就是简称为“外接法”的那种电路,呈现于图1所示的样式。kxD物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验电路图kxD物理好资源网(原物理ok网)

和电流表内接电路,也就是简称的“内接法”,如图2所示。设实验中,电压表读数用UV表示,电流表读数用IA表示,电压表内阻用RV表示,电流表内阻用RA表示,待测电阻用RX表示。对于这个内接法,因为R测等于其中IA是RX中的真实电流,UV是电流表与RX电压的总和。所以。kxD物理好资源网(原物理ok网)

实验之中存在的系统误差,是源于电流表内阻所具有的分压作用,当出现RA远远小于RX这种情况的时候,R测就约等于RX。kxD物理好资源网(原物理ok网)

对于外接法:由于kxD物理好资源网(原物理ok网)

这里面,UV是RX之上的实实在在的电压,IA却是RX跟电流表里头电流的总和,所以。kxD物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验电路图kxD物理好资源网(原物理ok网)

测验偏差源自电压表的分流效应,在RX远远小于RV的状况之下,R测大致约等于RX。kxD物理好资源网(原物理ok网)

经过对以上过程予以分析能够明显看出,因为电压表以及电流表内阻存在影响,无论选用哪一种接法,都必然会致使实验产生系统误差,为了降低实验的系统误差,在实际操作期间,常常运用如下所述的办法来挑选测量电路。kxD物理好资源网(原物理ok网)

方法1:当RX>>RA或kxD物理好资源网(原物理ok网)

时选用“内接法”kxD物理好资源网(原物理ok网)

当RX <<RV或kxD物理好资源网(原物理ok网)

时选用“外接法”kxD物理好资源网(原物理ok网)

时选用两种接法均可kxD物理好资源网(原物理ok网)

但《的 的程度不好掌握 的缘故,于实际问题之中,常常是把要进行测量的电阻值 Rx 与临界情况下的阻值起来。kxD物理好资源网(原物理ok网)

将两种接法测量时,所带来的误差相等情况下的,待测电阻值进行比较,以此作为判定内外接的依据。kxD物理好资源网(原物理ok网)

例2.2003年,有理科综合能力测试,属于新课程卷,其中的23题是:要用伏安 法来测量电阻的阻值R,接着求出电阻率ρ。给定了电压表,其内阻大约为50kΩ,还给定了电流表,其内阻大约为40Ω,另外还有滑线变阻器、电源、电键、待测电阻,该电阻大约为250Ω,以及若干导线。kxD物理好资源网(原物理ok网)

⑴画出测量R的电路图。(第2、3、4问略)kxD物理好资源网(原物理ok网)

解析:因为kxD物理好资源网(原物理ok网)

所以用电流表内外接法 。kxD物理好资源网(原物理ok网)

方法2:在RA、RV这两者均处于未知状态的情形之下,能够运用试触法去挑选测量电路。就如同图3所展示的那样,当电压表右端分别连接在a、b这两个位置的时候,电流所呈现出的示数分别是Ia、Ib,而电压所呈现出的示数分别是Ua、Ub。kxD物理好资源网(原物理ok网)

(即电流表示数变化明显)时,选用“内接法”kxD物理好资源网(原物理ok网)

(即电压表示数变化明显)时,选用“外接法”kxD物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验电路图kxD物理好资源网(原物理ok网)

供电电路(滑动变阻器接法)的选取:kxD物理好资源网(原物理ok网)

有一种情况是,滑动变阻器接入电路的时候,常常会有下面这样的两种接法,分开来说,一种是限流式接法,也就是图4展示的那样,另一种则是分压式接法,也就是图5体现的那样。kxD物理好资源网(原物理ok网)

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有一个电源,其电压设定为U,并且不考虑内阻,存在一个滑动变阻器,它的全部电阻值是R0,在限流式连接这种情况下,有一种关联,对待测电阻RX上面的电压而言,其调节范围和变阻器的全部电阻值R0有关系一流范文网,对待测电阻RX上面的电流来说,其调节范围同样和变阻器的全部电阻值R0有关系。kxD物理好资源网(原物理ok网)

其范围分别为:kxD物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验电路图kxD物理好资源网(原物理ok网)

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因而在U以及R0确定的情况下,RX越小 的时候,用电器之上的电流以及电压调节范围乃越大,要是R0<<RX这种状况,则待测电阻上面的电压以及电流的能调节范围均很小,不适宜选用。kxD物理好资源网(原物理ok网)

在分压接法中RX上的电压和电流调节范围分别为:电压:0~UkxD物理好资源网(原物理ok网)

电流:kxD物理好资源网(原物理ok网)

。均与R0无关。kxD物理好资源网(原物理ok网)

基于上述分析能够得知高中物理电学实验电路图,两种电路均能够对加在于RX之上的电压以及电流予以改变,然而其调节范围却是不一样的。在相同的条件之下,分压式连接当中变阻器所消耗的功率是比较大的,而限流式电路具备效率相对较高、电源负担较为轻、电路连接较为简单等一系列优点。kxD物理好资源网(原物理ok网)

但在下列三种情况下选用分压式接法:kxD物理好资源网(原物理ok网)

1、当提出这样的要求,对待测电阻进行相关操作时,也就是要让待测电阻上的电压(电流)从0开始发生变化,比如,在像测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等这样的电路情况当中时。kxD物理好资源网(原物理ok网)

例3,2003年,上海高考物理试题,18题,图示的是,某一热敏电阻,其电阻值,会随温度的改变而改变,并且,对温度很敏感,的I-U关系曲线图。kxD物理好资源网(原物理ok网)

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为了借助测量获取图6所展示的I-U关系的完整曲线,在图7以及图8两个电路当中应挑选的是图,简要阐述理由,电源电动势是9V,内阻不计,滑线变阻器的阻值处于0至100Ω范围,第2、3问略。kxD物理好资源网(原物理ok网)

解析:为了得到图6所示I-U关系的完整曲线,kxD物理好资源网(原物理ok网)

加在热敏电阻上的电压要能够从0开始变化kxD物理好资源网(原物理ok网)

所以选用分压式接法kxD物理好资源网(原物理ok网)

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2、当个电阻RX远远大于电阻R0的时候,要是实施采用限流式举措,那么RX其上的电压,或者电流,其变化范围会相对较小,这样就不利于进行多次测量,而测量又常常会出现如"要求测多组数据"这类的字眼。kxD物理好资源网(原物理ok网)

请看例4,这是1997年全国的第17题,题目是某电压表的内阻处于20千欧至50千欧之间,当下要去测量它的内阻,实验室给出了下面这些可供选用的器材,有待测电压表V,其量程是3V,还有电流表A1,量程为200μA,以及电流表A2,量程是5mA,另外有电流表A3,量程为0.6A,再有滑动变阻器R,最大阻值是1KΩ,还有电源ε,电动势为4V,最后是电键K。kxD物理好资源网(原物理ok网)

(1)在给出的那些被提供的电流表当中,应该去选用(填写字母代号)。为了能够尽可能地减小误差,需要求去测多组数据。试着在方框里画出符合要求的实验电路图(其中电源和电键及其连线已经被画出)。kxD物理好资源网(原物理ok网)

解析:在本题当中,因为待测电压表的内阻很大,大于滑动变阻器的最大值,也就是说,RX远远大于R变。要是在这个时候采用限流式接法的话,那么待测电阻RX上面的电压,或者说电流的变化范围非常小,根本无法满足“要求测多组数据”这一要求,所以只能采用分压式接法。kxD物理好资源网(原物理ok网)

3、 根据给定的,针对待测电阻的额定电压加以分析,或者对电表的量程予以分析,要是采用限流式接法,那么在滑动变阻器所有部分都全面接入到电路里的时候,电路之中最小的电流,却依旧存在着超出额定电流的情况,亦或存在超过电表量程的状况。kxD物理好资源网(原物理ok网)

例5:(1994年全国高考第25题),图(这里省略)是用于通过伏安法去测量一个定值电阻阻值的实验所需要的器材实物图,器材的规格如下:kxD物理好资源网(原物理ok网)

(1)待测电阻Rx(约100欧);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(2)直流毫安表(量程0~10毫安,内阻50欧);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(3)直流电压表(量程0~3伏,内阻5千欧);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(4)直流电源(输出电压4伏,内阻可不计);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(5)滑动变阻器(阻值范围0~15欧,允许最大电流1安);kxD物理好资源网(原物理ok网)

(6)电健一个,导线若干条.kxD物理好资源网(原物理ok网)

根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线.kxD物理好资源网(原物理ok网)

分析得出:依据题中给出的数据能够明确,假如采用限流式接法,在滑动变阻器全部接入电路此种状况下,电路里的电流是最小的,然而却依旧超过了额定电流或者电表的量程,所以呢,就要采用分压式接法。kxD物理好资源网(原物理ok网)

按以上分析以及例题能够看出,电学实验的设计是能够依照下面这些步骤来开展的。其一,凭借待测电路以及电流,去挑选适宜的电表等实验器材;其二,来判别内外接法;其三高中物理电学实验电路图,确定变阻器接法。在实际设计期间,为了削减错误,可以在确定变阻器接法之后描绘出分压方式或者限流方式的原理图,拿电表、有待测定的电阻、有待测定的电路等用Rx代替,接着把画好的内外接法替换掉Rx,就成为了一个完整的电路原理图。kxD物理好资源网(原物理ok网)

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