11.6专题 电阻的测量方法 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

专题 电阻的测量方法 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差来源 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流I测＝Ix＋IV 测量结果 适用条件 口诀：大内大 口诀：小外小 R测＝U/I＞Rx 偏大 R测＝U/I＜Rx 偏小 1 伏安法测电阻 比较项目 限流式接法 分压式接法 电路 电压调节的范围 电压表不能从零调节 电压表能从零调节 电流调节的范围 电流表不能从零调节 电流表能从零调节 滑动变阻器的接法 滑动变阻器的接法的选择： 1. 若要求被测电阻Rx上的电压、电流从零调节，必须用分压式电路。(要求多测几组数据） 2. 口诀：滑小分（R滑<Rx）【滑动变阻器阻值比被测电阻Rx小，选分压式】 3. 若采用限流电路，电路最小电流依然大于电流表的量程或用电器额定电流，则必须用分压电路。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 限流、内接法 RX A V · · 限流、外接法 RX A V 分压、内接法 分压、外接法 RX A V RX V A 典型电路图 例1．[2018·天津卷，9(3)]某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用： A．电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ) B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ) C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω) D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω) E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计) F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计) G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A) ①为使测量尽量准确，电压表选用______，电流表选用_____，电源选用_____。(均填器材的字母代号) ②画出测量Rx阻值的实验电路图。 ③该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_____真实值(填“大于”、“小于”、“等于”)，原因是___________________________________。           B C F 大于 电压表读数大于待测电阻两端实际电压 试触法： 若电压表示数有明显变化，说明电流表的分压作用较强， Rx是一个小电阻即　　　　　用外接法 若电流表示数有明显变化，说明电压表的分流作用较强， Rx是一个大电阻即 用内接法 例2：(多选）如图所示为用伏安法测电阻的部分电路图，因为不知道待测电阻RX的大概值，所以不能确定线路的接法。为了减小误差，可在电路接好后将电压表的一个接线端K分别与M、N接触，观察电压表和电流表的计数哪一个有明显的变化。下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中，正确的是：（　　　） A、若电流表读数有明显的变化，则K应接在M点 B、若电流表读数有明显的变化，则K应接在N点 C、若电压表读数有明显的变化，则K应接在M点 D、若电压表读数有明显的变化，则K应接在N点 ＢＣ 2 安安法测电阻(电流表充当电压表使用) 已知内阻的电流表可做电压表使用，在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用。 已知 的内阻RA2 扩大量程 　 例3：从表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。 (1)画出电路图，标明所用器材的代号。(2)若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1＝________，式中各符号的意义是______________________________________________________________________________________________________。 [解析]　(1)电压表量程太大不能用于测电流表A1两端的电压。由于电流表A2的内阻r2＝750 Ω是准确的，满偏时其两端电压为500×10－6×750 V＝0.375 V，与电流表A1的满偏电压差不多，所以可以将电流表A2与电流表A1并联，根据A2的读数I2求出A1两端的电压等于I2r2，即把A2当电压表使用。 因为A1、A2允许通过的电流较小，满偏时两端的电压分别约为0.4 V和0.375 V，所以要使电路安全工作，应将保护电阻R1与A1、A2串联起来。根据题目中“能测得多组数据”的要求，采用分压式接法较好。 (2)　 I2为通过电流表A2的电流，r2为电流表A2的内阻，I1为通过电流表A1的电流 例4：某实验小组要测量定值电阻Rx的阻值，实验室提供的器材规格如下：A．待测电阻Rx(阻值约为100 Ω)B．电流表G1(量程为10 mA，内阻RG1未知)C．电流表G2(量程为30 mA，内阻RG2未知)D．电阻箱R(最大阻值为9 999.99 Ω)E．电池组(2节干电池)F．开关一只，导线若干 该小组根据现有的器材设计了如图1所示的电路，实验过程如下：a．根据电路图，连接实验器材。b．先将电阻箱的阻值调到最大，然后闭合开关S，调节电阻箱的阻值，记录电流表G1的示数I1和电流表G2的示数I2，及对应的电阻箱的阻值R。 c．多次调节电阻箱的阻值，改变两个电流表的示数，并记录。d．数据处理：以I2/I1为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，描点连线得到如图2所示的倾斜直线。(1)待测电阻Rx＝________ Ω。电流表G1的内阻RG1＝________ Ω。(2)若将电流表G1与电阻箱串联改装成量程为3 V的电压表，应将电阻箱的阻值调为________ Ω。 [解析]　(1) 整理得： 由图像得： (2)将电流表G1与电阻箱串联改装成量程为3 V的电压表时，通过的电流为0.01 A，故电阻箱接入的电阻为：R′＝ Ω－20 Ω＝280 Ω。 3 伏伏法测电阻(电压表充当电流表使用) 已知内阻的电压表可做电流表使用，在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用。 已知 的内阻RV1 例5、实验小组用图甲所示的电路来测量阻值约为20Ω的电阻Rx的阻值,图中R0为标准电阻,阻值为R0=4 Ω;V1、V2为理想电压表,S为开关,R为滑动变阻器,E为电源。(1)按照图甲所示的实验原理电路图将图乙的实物图补充完整。 (2)闭合开关S之前,将滑动变阻器的滑片置于 (填“最左端”“最右端”或“中间”)位置。合上开关S,改变滑片的位置,记下两电压表V1、V2的示数分别为U1、U2,则待测电阻的表达式为Rx= (用U1、U2、R0表示)。 (3)为了减小偶然误差,改变滑片的位置,多测几组U1、U2的值,作出的U1-U2图像如图丙所示,图像的斜率为k= (用R0、Rx表示),可得Rx= Ω。 最右端 20 1987Ω 电阻箱 4 替代法测电阻 测电流表 内阻 实验原理图如图所示，实验中，闭合开关S1，开关S2接a，调节R′，使两电表均有适当的示数，并记下电流表A的示数I；开关S2接b，保持R′不变，调节R使电流表A的示数仍为I，记下此时电阻箱的阻值R0，则待测电流表Ax的内阻r＝R0。若测电压表的内阻，把图中待测电流表换成待测电压表即可，实验步骤同上。 【例6】　电流表A1的量程为0～200 μA、内电阻约为500 Ω，现要测其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：电流表A2：与A1规格相同滑动变阻器R1：阻值0～20 Ω电阻箱R2：阻值0～9 999 Ω保护电阻R3：阻值约为3 kΩ电源：电动势E约1.5 V、内电阻r约2 Ω(1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，他设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤。a.先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到________(填“最大”或“最小”)。b.闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I。c.断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表A2的示数________，读出此时电阻箱的示数R2，则电流表A1内电阻r＝________。 最大 仍为I R2 5 半偏法测电阻 (1)“半偏法”测电流表的内阻 电路如图甲所示。闭合开关S1，调节R1使电流表A的指针满偏；再闭合开关S2，调节电阻箱R2，使A的指针半偏，读出R2的值，则RA＝R2。 测量值偏小 测量值偏大 (2)“半偏法”测电压表的内阻 实验电路如图乙所示，闭合开关S之前，电阻箱R的阻值调到零，滑动变阻器R′的滑片P滑到左端。闭合开关S，调节滑片P的位置使电压表V的示数为满刻度值U0；保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表V的示数变为 U0，读取电阻箱的阻值R，则有RV＝R。 【例7】　(2015·新课标全国卷Ⅱ，23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表 (量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。 (2)根据设计的电路，写出实验步骤：___________________________________ __________________________________________________________________。 (3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是________________。 (2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏 ；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻。 (3)RV′＞RV 断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压。 6 电桥法测电阻 原理电路如图所示，实验中调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1。同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2， 根据欧姆定律有 ， ，由以上两式解得 ，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。 当 时，UAB＝0，IG＝0。 【例8】 (2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图所示的电路测量一微安表(量程为100μA，内阻大约为2500 Ω)的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。 (1)按原理图将图(b)中的实物连线。 (2)完成下列填空： ①R1的阻值为________ Ω(填“20”或“2 000”)。 ②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。 ③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0 Ω，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置，最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”) ④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变， 发现将Rz的阻值置于2601.0 Ω时，在接通S2前后， 微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为______Ω (结果保留到个位)。 (3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_______________________________________ 20 左 相等 2550 调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程 $$