伏安法测电阻 第十章《恒定电流》高中物理教学课件.doc

电压表和电流表 伏安法测电阻 【基础知识导引】 1．了解电流表(表头)的原理，知道什么是满偏电流的满偏电压． 2．掌握电流表量程的扩大，电流表改装成电压表的方法． 3．理解伏安法测电阻的原理，掌握伏安法测电阻的误差分析方法． ?【教材内容全解】 1．小量程的电流表(表头) 主要组成部分：永磁铁，放入永磁铁磁场中的可转动的线圈． 原理：电流通过可转动的线圈时线圈在磁场力作用下带着指针一起偏转，电流越大，指针偏角越大，通过指针在标有电流值的刻度盘上所指位置可以读出流过表头的电流I，如果线圈的电阻是R，此时表头两端的电压U=I·R，这样也可以读出电压值． 表头参数：电流表内阻Rg；指针满偏转时的电流强度叫：满偏电流Ig；指针满偏转时，电流表两端的电压叫满偏电压Ug=Ig·Rg 2．电流表(C)改装成电压表和扩大电流量程 通常电流表(表头)的量程很小，几十微安到几毫安．线圈的内阻约为几十欧，直接接到电路上测量，只能测量很小的电压．为了测量大电压，利用分压的原理，必须串联一个电阻．如果测量电路中的电流较大，直接接到电路中，电流表会烧坏，所以必须利用分流原理，并联一个阻值较小的电阻到电流表两端． 3．伏安法测电阻及误差分析： 设电流表的内阻，电压表的内阻为 测量电路有下列两种 (1)内接法(电流表接在电压表两接线柱之间)．如图所示．测量值为，真实值应为,,相对误差为，当时，很小，测量值和真实值相差不大． (2)外接法(电流表接在电压表两接线柱之处)如图所示: 测量值为 真实值应为, 相对误差为 当时，很小，测量值和真实值相差不大． 综合以上情况，用伏安法测电阻，总是存在误差的，这些误差是由测量的原理所带来的，只能减小不能消除．因此，测量具体某一电阻，要根据待测电阻的阻值和电流表、电压表的内阻相对关系选择内接法或外接法以减小误差． ? 【难题巧解点拨】 例1 有一电流表G，内阻R=20Ω，满偏电流为：，要把它改装成量程3V的电压表，要串联多大的电阻R；如果要改装成量程为0．6A的电流表，要并联多大的电阻R. 解析：把电流表改成电压表，要利用分压的原理，串联一个电阻，连接成如图所示的电路，根据分压原理，U=Ig(Rg+R) ， 把电流表的量程扩大，应该利用分流原理，在电流表两端并联一个电阻，连接如图所示的电路．根据并联分流的规律， 分流电阻为 ∴ R=0.124Ω 答案：应串联980Ω电阻；应并联0.124Ω电阻． 点拨：小量程电流表改装成大量程电流表后，表内的电阻就变得很小，量程越大电阻越小．在测量时有时就认为了电流表的内阻约等于零．小量程电流表改装成电压表后，表内的电阻增大了，量程越大，表内的电阻越大．在测量精度不高的场合下，有时认为电压表的内阻为无穷大．解决问题时，这一点要引起同学重视． ?例2 用伏安法测量电阻时，由于不知道电阻R的大小，用下列方法来确定测量时电路的接法，如图所示，将k分别接触a、b点，看电压表，电流表的示数变化的情况，从而确定哪一种方法误差较小．当k分别接触a、b点，电压表示数变大，应采用_________接法，测量误差小；当k分别接触a、b点，电流表示数变化较大，应采用_________接法，测量误差较小． 解析：电压表示数变化大说明，A表两端的电压相对于R两端电压不能忽略，和R相比，相差不大，应采用外接法． 电流表示数变化较大，说明电压表中的电流相对于R的电流相差不大，不满足，所以应采用内接法． 点拨：由于A表、V表分别有内阻和，所以内接法测量时真实值为，外接法测量时的真实值为，这一点在解决问题时要引起重视． ?例3 用甲、乙两个完全相同的电流表表头改装成量程分别为5V和10V的电压表，串联后测量12V的电压，则( ) A．两表的电压示数相同，均为6V B．两表头的指针的偏角相同 C．两表头的指针的偏角不相同 D．两表的电压示数不同 解析：解决这一问题，首先要了解电流表的偏转原因是决定于流过电流表的电流，所以两表指针的偏角是相同的，两表的电压示数可以根据分压的原理得到，，所以,． 答案：BD 点拨：实际的电压表接入电路，它可以等效为一个电阻和能读出电流强度(电压)的特殊元件，接入电路后对电路原来的电压分配产生影响，这一点解题时尤其要注意． ?例4 用伏安法测量一个阻值约为10Ω的未知电阻的阻值，下列仪器中应该应用_________(填仪器前字母代表)测量误差最小． A．电池组、电动势约为3V B．电流表(0A-0．6A，内阻1 n) C．电流表(0A—3A，内阻0．2Ω) D．电压表(0V-15V，内阻20kΩ) E．电压表(0V—3V，内阻4K