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  • 1 # 使用者8451710051916

    一. 伏安法測電阻基本原理

      1. 基本原理:伏安法測電阻的基本原理是歐姆定律 ,只要測出元件兩端電壓和透過的電流,即可由歐姆定律計算出該元件的阻值。

      2. 測量電路的系統誤差控制:

      (1)當 遠大於 時,電流表內接;當臨界阻值 時,採用電流表的內接;當採用電流表內接時,電阻測量值大於真實值,即 (如圖1所示)。

      (2)當 遠小於 時,電流表外接;當臨界阻值 時,採用電流表的外接;當採用電流表外接時,電阻的測量值小於真實值,即 (如圖2所示)。

      3. 控制電路的安全及偶然誤差:根據電路中各元件的安全要求及電壓調節的範圍不同,滑動變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇。

      (1)滑動變阻器限流接法。一般情況或沒有特別說明的情況下,由於限流電路能耗較小,結構連線簡單,應優先考慮限流連線方式。限流接法適合測量小電阻或與變阻器總電阻相比差不多或還小,(如圖3所示)。

      圖3

      (2)測動變阻器分壓接法。若採用限流電路,電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時,必須選用滑動變阻器的分壓連線方式;當用電器電阻遠大於滑動變阻器總電阻值,且實驗要求的電壓變化範圍較大(或要求測量多組實驗資料)時,必須選用滑動變阻器分壓接法;要求某部分電路的電壓從零開始可連續變化時,須選用滑動變阻器分壓連線方式(如圖4所示)。

      二. 伏安法測電阻基本情景變式

      1. 無電流表。根據伏安法測電阻的基本原理可知,無電流表時只要找到能夠等效替代電流表的其他器材即可,比如:

      (1)已知電阻與理想電錶並聯替代電流表(如圖5所示);

      (2)用已知內阻的電壓表替代電流表(如圖6所示);

      (3)無電錶時的替代法(如圖7所示);

      (4)無電流表時的半偏法(測量電壓表內阻)(如圖8所示)。

      2. 無電壓表。根據伏安法測電阻的基本原理可知,無電壓表時只要找到能夠等效替代電壓表的其他器材即可,比如:

      (1)已知電阻與理想電流表串聯替代電壓表(如圖9所示);

      (2)無電壓表時的等效替代法(如圖10所示);

      (3)無電壓表時的半偏法(測表頭內阻)(如圖11所示)。

      3. 把實驗題當作計算題處理。

      (1)根據閉合電路歐姆定律列方程求解待測量;

      (2)根據歐姆定律的變式 求解電阻。在利用伏安法測電源的電動勢和內阻的實驗中,只要測出外電路的電壓變化量和電流的變化量(外電壓的變化量始終等於內電壓的變化量),就可以求出電源的內阻 。

      三. 範例導引高考實驗試題剖析

      〔範例導引一〕(05年高考題)測量電源B的電動勢E及內阻r(E約為4.5V,r約為1.5 )。器材:量程3V的理想電壓表,量程0.5A的電流表(具有一定內阻),固定電阻 ,滑動變阻器 ,電鍵K,導線若干。

      (1)畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出。

      (2)實驗中,當電流表讀數為I1時,電壓表讀數為U1;當電流表讀數為I2時,電壓表讀數為U2。則可求出E=__________,r=_________。(用I1、I2、U1、U2及R表示)

      解析:本題是常規伏安法測電源電動勢和內阻實驗的情景變式題,本題與課本上實驗的區別是電源電動勢大於理想電壓表的量程,但題目中提供的器材中有一個阻值不大的固定電阻,這就很容易把該情景變式題“遷移”到學過的實驗上。把固定電阻接在電源的旁邊,把它等效成電源的內阻即可(如圖12所示),把電壓表跨接在它們的兩側,顯然,“內阻增大,內電壓降落增大”,電壓表所測量的外電壓相應減小,透過定量計算,符合實驗測量的要求。這樣,一個新的設計性實驗又迴歸到課本實驗上。

     

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