實驗十三--伏安法測量電阻(解析版)(編輯修改稿)
2025-04-05 06:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 表:(0~3 A, Ω)(0~ A, Ω)(0~3 V,內(nèi)阻約為3 kΩ)(0~15 V,內(nèi)阻約為15 kΩ)為減小測量誤差,在實驗中,電流表應(yīng)選用 (選填器材前的字母),電壓表應(yīng)選用 (選填器材前的字母)。實驗電路應(yīng)采用下圖中的 (選填“甲”或“乙”)。(2)圖丙是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線。請根據(jù)在(1)問中所選的電路圖,補充完成圖中實物間的連線。丙(3)接通開關(guān),改變滑動變阻器滑片P的位置,并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U。某次電表示數(shù)如圖丁所示,可得該電阻的測量值Rx=UI= Ω。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)丁【解析】(1)由于電源電壓為4V,所以電壓表應(yīng)選3V量程,Rx約為5Ω,為減小測量誤差,。又因為RxRARV,因此采用電流表外接法,電流表應(yīng)選用B,電壓表應(yīng)選用C,實驗電路應(yīng)采用圖甲所示的。(2)如圖戊所示。戊(3)由題圖可得該電阻的測量值Rx=UI==?！敬鸢浮?1)B C 甲 (2)如圖戊所示 (3)【針對訓(xùn)練5】要測量一根電阻絲的阻值,某同學(xué)采用的做法如下。(1)先用多用電表的歐姆擋進(jìn)行粗測,當(dāng)選擇開關(guān)旋至“R10”時,指針指在接近刻度盤右端的位置Ⅰ。當(dāng)選擇開關(guān)旋至另一位置進(jìn)行測量時,指針指示的位置接近刻度盤的中央位置Ⅱ,如圖甲所示,則所測電阻的阻值為 Ω。甲(2)用以下器材進(jìn)行較準(zhǔn)確的測量,實驗室中提供的實驗器材如下:電壓表(量程為0~6 V,內(nèi)阻約為3 kΩ)。電流表(量程為0~ A, Ω)。電流表(量程為0~3 A, Ω)。電源E1(電動勢為6 V,內(nèi)阻不計)。電源E2(電動勢為12 V,內(nèi)阻不計)?；瑒幼冏杵鱎(最大阻值為10 Ω)。開關(guān)S和導(dǎo)線若干。①實驗時電源應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選 。(填器材代號)②如果要求加在電阻絲上的電壓從零開始增加,請在虛線框內(nèi)幫他設(shè)計一個電路圖。在你所設(shè)計的電路中,閉合開關(guān)前變阻器的滑片應(yīng)移到最 端。③實驗中受諸多因素的影響會產(chǎn)生誤差,請你說出產(chǎn)生誤差的兩條原因: , 。④調(diào)節(jié)變阻器的滑片, V,結(jié)果發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)每次比上一次增加的數(shù)值都不一樣,呈越來越小的趨勢,且隨著電壓的增大和實驗時間的延長,這種情況越來越明顯。試說明產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因: ?！窘馕觥?1)被測電阻由歐姆表可知,如果用“R10”擋,指針偏角過大,說明倍率選大了,應(yīng)選“1”倍率,。(2)①所提供的儀器中只有一個量程為6V的電壓表,所以電源只能選與電壓表量程相差不多的E1,被測電阻的最大電流I=E1Rx=,因此選。②由于要求電壓從零開始,所以必須用滑動變阻器的分壓式接法。由于RARVRx,所以應(yīng)用電流表的外接法,電路如圖乙所示,閉合前變阻器的滑片應(yīng)移到最左端。乙③電表讀數(shù)的誤差,電壓表的分流產(chǎn)生的誤差。④隨著電壓的增大和實驗時間的延長,溫度升高,電阻絲的電阻率增大?！敬鸢浮?1) (2)①E1 ?、谌鐖D乙所示 左③電表讀數(shù)誤差 電壓表分流誤差?、茈S溫度升高電阻絲的電阻率增大【典例6】為了測量量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻約為2000 Ω),實驗室可以提供的器材有:電流表,量程為0~ A, Ω。電壓表,量程為0~5 V,內(nèi)阻約為3500 Ω。電阻箱R1,阻值范圍為0~9999 Ω。電阻箱R2,阻值范圍為0~ Ω。滑動變阻器R3,最大阻值約為100 Ω, A。電源E,電動勢為6 V, Ω。單刀雙擲開關(guān)S,單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。(1)請從上述器材中選擇必要的器材,設(shè)計一個測量電壓表的內(nèi)阻的實驗電路,畫出電路原理圖(圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。(2)寫出計算電壓表的內(nèi)阻RV的計算公式:RV= ?！窘馕觥繙y電阻最常用的方法為伏安法,本題要求測電壓表的內(nèi)阻,電壓表兩端的電壓可直接測得,因此我們只需測出通過電壓表的電流。電壓表允許通過的最大電流IV=URV≈,電流表的量程為0~,量程過大,不能直接使用電流表,必須重新設(shè)計實驗方案。方案一 替代法?？紤]到電阻箱R1的阻值范圍為0~9999Ω,與電壓表的內(nèi)阻較接近,且電阻可讀,又有單刀雙擲開關(guān),因此考慮用替代法。電路圖如圖甲所示,閉合K,將開關(guān)S擲向1,調(diào)節(jié)滑動變阻器R3,使電壓表和都有較大偏轉(zhuǎn),記下電壓表的示數(shù)。然后將開關(guān)S擲向2,保持滑動變阻器R3的滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱R1使電壓表的示數(shù)等于之前記下的數(shù)值,那么電阻箱R1的阻值即電壓表的內(nèi)阻,即RV=R1。甲 乙 丙方案二 半偏法。如圖乙所示,閉合K,將開關(guān)S擲向1,調(diào)節(jié)滑動變阻器R3,使電壓表滿偏。然后將開關(guān)S擲向2,保持滑動變阻器R3的滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱R1,使電壓表半偏,則由于R3相對于電壓表和電阻箱R1阻值較小,因此電壓表和電阻箱R1上的總電壓幾乎不變,其中一半電壓加在電壓表上,一半電壓加在電阻箱R1上,故電阻箱R1的阻值即電壓表的內(nèi)阻,即RV=R1。方案三 伏安法。不能直接使用電流表測流過電壓表的電流,由于電壓表內(nèi)阻的準(zhǔn)確值不知道,因此也不能當(dāng)電流表使用,故我們考慮通過電阻箱R1來測流過電壓表的電流。如圖丙所示,此時流過R1的電流I=U2UR1,因此電壓表的內(nèi)阻RV=UI=UR1U2U?！敬鸢浮恳娊馕觥 踞槍τ?xùn)練6】要測量電壓表的內(nèi)阻RV1,其量程為0~2 V,內(nèi)阻約為2 kΩ。實驗室提供的元件有:電流表,量程為0~ A, Ω。電壓表,量程為0~5 V,內(nèi)阻約為5 kΩ。定值電阻R1,阻值為30 Ω。定值電阻R2,阻值為3 kΩ?；瑒幼冏杵鱎3,最大阻值為100 Ω, A。電源E,電動勢為6 V, Ω。開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干。(1)有人擬將待測電壓表和題中所給的電流表串聯(lián)接入電壓合適的測量電路中,測出的電壓和電流,再計算出RV1。該方案實際上不可行,其最主要的原因是 。16
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