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電壓表內阻范文1
1伏安法測電阻的基本電路
伏安法測電阻的思路是,用電壓表測出接入電路中未知電阻兩端的電壓,同時測出流經未知電阻的電流,就可以用部分電路歐姆定律求出未知電阻的阻值,R=U/I,測量電路圖如下:圖1為電流表內接法,圖2為電流表外接法.確定測量電路是內接法還是外接法方法有兩種:
(1)用比值法來確定電流表是內接還是外接.
當 RVRx
當 RVRx>RxRA時,電流表要外接.
(2)試觸法來確定電流表是內接還是外接.
當電壓表接A點測得的電壓和電流值分別為UA、IA, 接B點測得的電壓和電流值分別為UB、IB.
如果 UB-UAUA>IA-IBIB時,接A,
UB-UAUA
例1用伏安法測量定值電阻的阻值,備用器材如下:
待測電阻Rx (阻值約為25 kΩ)
電流表A1 (量程 100 μA,內阻約為 2 kΩ)
電流表A2 (量程 500 μA,內阻約為 300 Ω)
電壓表V1 (量程 10 V,內阻約為 100 kΩ)
電壓表V2 (量程 50 V,內阻約為 500 kΩ)
電源E (電動勢15 V,允許通過的最大電流 1 A)
滑動變阻器R (最大阻值 1 kΩ)
電鍵S,導線若干
為了盡量減小實驗誤差,電流表、電壓表應選哪一個,采用電流表內接法還是外接法?
解析器材選擇
從減小電表讀數引起的偶然誤差的角度考慮,兩電表及電表與電源間的配置要合理.注意到電源電動勢不到電壓表V2的量程1/3,獲得的讀數相對誤差較大.而跟電壓表V1的量程較接近,所以選用V1較恰當;此時通過電流表的最大電流
Im=UmRx=102.5×104=400 μA,
因此,電流表A2與V1配置較好.
又因為待測電阻與電流表內阻之比遠大于電壓表內阻與待測電阻之比,即25×10330010025×103,所以測量電路應選內接法.
2延伸一:伏安法測電流表內阻
(1)伏安法測電流表內阻基本電路
當用伏安法測電流表內阻時,就不需要電流表了,因被測電流表可以讀出流經自身的電流的大小,其測量電路圖如圖4所示.RA=U/I.
(2)伏安法測電流表內阻延伸電路一
但實際生活中,電流表的內阻比較小,它兩端的電壓也比較小,用電壓表很難測出它的電壓.如果已知中有定值電阻,我們可以考慮給電流表串聯一個定值電阻后再測兩端總電壓,進而求得電流表內阻.其測量電路圖如圖5所示.RA=UI-R0.
(3)伏安法測電流表內阻延伸電路二
如果實驗器材中提供了一個內阻已知的電流表,把這個內阻已知的電流表當作電壓表使用,既能測出電流表的電壓,往往又能滿足讀數為滿偏值的三分之一以上的要求,其測量電路圖如圖6所示.
RAx=RAIIAx.
(4)伏安法測電流表內阻延伸電路三
如果實驗器材中提供了一個內阻未知的電流表,但多給了一個定值電阻,我們可以用內阻未知的電流表和定值電阻來“創造”一個電壓表.其測量電路圖如圖7所示.
RAx=R0(IA-IAx)IAx.
例2為了測定電流表A1的內阻r1的精確值,實驗室給出了如下器材:
電流表A1(量程300 mA,內阻約為 5 Ω)
電流表A2(量程600 mA,內阻約為 1 Ω)
電壓表V(量程 15 V,內阻約為 3 kΩ)
定值電阻R0(阻值5 Ω)
滑動變阻器R1(阻值0~10 Ω,額定電流為1 A)
滑動變阻器R2(阻值0~250 Ω,額定電流為0.3 A)
電源E(電動勢為3 V,內阻不計)
導線、開關若干.如何測量電流表A1的內阻?
解析因為電壓表的量程為電源電動勢的 5 倍,所以該電壓表與電源不匹配,不能選用該電壓表來測量電壓.而根據延伸4可得,電流表A1、A2和定值電阻R0配合起來,就創造出一個電壓表.測量電路應為圖8所示.rA1=R0(IA2-IA1)IA1.
3延伸二:伏安法測電壓表內阻
(1)伏安法測電壓表內阻基本電路
當用伏安法測電壓表內阻時,就不需要電壓表了,因被測電壓表可以讀出加在自身兩端電壓的大小,其測量電路圖如圖9所示.RV=U/I.
(2)伏安法測電壓表內阻延伸電路一
但實際生活中,電壓表的內阻比較大,在一定電壓下,流經電壓表的電流比較小,電流表讀數很難達到滿偏電流的三分之一,甚至電流表基本沒有讀數.如果已知中有定值電阻,我們可以考慮給待測電壓表并聯一個定值電阻后再測總的電流,進而求得電壓表內阻.其測量電路圖如圖10所示.
IR0=UVR0,RVx=UVxIA-IR0.
(3)伏安法測電流表內阻延伸電路二
如果實驗器材中提供了一個內阻已知的電壓表,可把這個內阻已知的電壓表當作電流表使用,既能測出流經被測電壓表的電流,往往又能滿足讀數為滿偏值的三分之一以上的要求.其測量電路圖如圖11所示.
IVx=UVRV,RVx=UVxIVx.
(4)伏安法測電流表內阻延伸電路三
如果實驗器材中提供了一個內阻未知的電壓表,但多給了一個定值電阻,我們可以用內阻未知的電壓表和定值電阻來“創造”一個電流表.其測量電路圖如圖12所示.
IVx=UV-UVxR0,RVx=UVxIVx.
例3從下列實驗器材中選出適當的器材,設計實驗電路來測量兩個電壓表的內阻,要求方法簡捷,操作方便,可進行多次測量并有盡可能高的測量精度.
A.待測電壓表V1(量程3 V,內電阻約為20 kΩ~40 kΩ);
B.待測電壓表V2(量程3 V,內電阻約為20 kΩ~40 kΩ);
C.電阻箱R1(阻值范圍0~99999.9 Ω)
D.電阻箱R2(阻值范圍0~999.9 Ω)
E.滑動變阻器R3(阻值范圍0~250 Ω,額定電流1 A)
F.滑動變阻器R4(阻值范圍0~20 Ω,額定電流2 A)
G.電池組E(電動勢6 V,內電阻約為0.5 Ω)
H.開關、導線若干
請設計一個實驗電路,電阻箱和滑動變阻器應選用哪一個?
解析本題有多種測量方法,但串聯分壓無疑簡潔明了.電路圖如圖13所示,原理如圖12.
根據兩個電壓表的阻值范圍,又電阻箱要起到分壓作用,故電阻箱要選R1,分壓式接法結合本題可知,滑動變阻器應選R4.
電壓表內阻范文2
關鍵詞:伏安法;基本原理;量程 ;反串
伏安法測量電阻是高中物理課本中重點介紹的方法,如描繪小燈泡的伏安特性與測金屬絲的電阻率兩實驗均用到了伏安法。近年來設計實驗電路測量電阻成為高考命題的熱點,但考查的并不是伏安法的簡單應用,而是源于教材,又高于教材,不少考題要求學生將基本方法遷移延伸并設計電路測量電阻。這類問題考查形式多樣,變化無窮,但考查的方法多數可歸為伏安法或伏安法的延伸,重點都是在用各種方法尋找電壓和電流。因此高三復習時教師要講透伏安法的基本原理,幫助學生理解測電阻的精髓,還需對各種可能的題型進行歸納并加以延伸拓展。
一 伏安法介紹
伏安法的基本原理是歐姆定律,就是利用電壓表測出電阻兩端的電壓,利用電流表測出流過電阻的電流,再根據R =U/I求出R 。若兩種測量電表俱全,利用伏安法測電阻重點在于選好量程,正確選擇內外接法。
1.電表量程選擇。選擇電表量程要遵守兩個原則:安全第一,精確第二。所選量程必須大于被測電壓或電流的最大值,測量時電表指針偏轉過大或過小都不合適,遵循讀數原則指針落在量程的1/3到2/3范圍之間最佳。
2.電流表內外接法判斷。由于伏安法測電阻時總是不能同時得到精確的電壓和電流,因此又分為電流表內接法和外接法,不同的器材規格不同,為減小測量誤差應選擇不同的接法。當 時,電壓表的分流十分微弱,應選擇電流表外接,電流的測量值略大于流過電阻的實際值,致使 的測量值略小于實際值;當 時,電流表的分壓很小,應選擇電流表內接法,此時電壓表的測量值略大于電阻兩端的電壓,使得 的測量值略大于實際值。
二 伏安法的電路設計及拓展應用
1.電表內阻已知時,電流表亦是電壓表,電壓表亦是電流表,可相互“反串”。電流表、電壓表的設計思想是轉換法,將電流的測量轉換為指針的偏轉,將電壓的測量轉換為電流的測量,而電壓表的讀數實際上就是流過電壓表的電流值和內阻的乘積。因此當有一種電表缺失,而另一種電表卻有多個時,只要電表內阻已知,無所謂電流表還是電壓表,都可靈活反串使用,甚至必要時定值電阻亦可充當電表。例:某物理實驗小組利用實驗室提供的器材測量一待測電阻的阻值??蛇x用的器材有: 電流表A1 (250mA, R1為 5Ω) ; 電流表A2 (300mA, r2約為5Ω); 待測電阻RX(約為100Ω); 滑動變阻器R(10Ω); 電源E (約為9V, r約為1Ω); 單刀單擲開關S,導線若千。
(1)設計實驗電路原理圖
(2)需要直接測量的物理量是______,被測電阻的計算式為及Rx=______。
分析:基于用伏安法測電阻的思維分析本題電壓表缺失,可是有兩個電流表,而其中A1的內阻已知,又可自測得到電流,便可用它替代充當電壓表,電流表A2外接可測得Rx的精確電阻為 。
2.儀表量程不夠電阻湊。此種情況下有一明顯特點是:電流表或電壓表有已知的精確內阻,由于量程不夠,通過串聯或并聯一定值電阻改裝成大量程的電表,定值電阻起到了分壓或者分流的作用。
例.待測電阻Rx的阻值約為20 ,現要測量其阻值,實驗室提供器材如下:A.電流表A1(150mA,約為10 ) B.電流表A2(20mA,r2=30 )C.電壓表V(15V,約為3000 )D.定值電阻R0=100 E.滑動變阻器R1( 5 ,1.0A) F.滑動變阻器R2(50 0.5A)G.電源E,電動勢E=4V(內阻不計) H.電鍵S及導線若干
(1)適當選擇實驗器材,畫出測量Rx的最佳實驗電路圖并標明元件符號;
(2)待測電阻的表達式為Rx=________________,
分析:由于電源電動勢只有4V,量程為15V的電壓表將違反讀數原則無法使用,那么在電壓表缺失的情況下就要尋求替代,電流表A2有精確內阻,與定值電阻R0串聯可改裝成大量程的電壓表,電流表A1外接可測得通過Rx這一路的電流為 ,由此可得Rx的精確阻值Rx=
3.利用伏安法的思維測電表內阻。電路中電壓表可以自測電壓,要得到內阻,重點在于設計電路測量通過電壓表的微弱電流。若電流表的量程足夠小,能滿足讀數原則,便可直接與電壓表串聯測得電流;若電流表量程較大,可在電壓表上并聯一定值電阻將電壓表改裝成大量程的電流表,相當于兩電流表串聯讀數相等間接測量電壓表的內阻。電流表可自測電流,只要想法測出兩端的電壓便可得到其內阻?;镜姆卜ㄊ菍㈦妷罕碇苯硬⒃趦啥耍捎陔娏鞅韮啥说碾妷簶O小,大多情況下電壓表無法讀數,這樣要使電壓表能滿足讀數原則,只需在電流表上串聯一定值電阻起分壓作用,相當于改裝后兩電壓表并聯電壓相等間接測量內阻。有時甚至沒有電壓表可用,還可以讓定值電阻充當電壓表的角色。例.某同學為了測電流內阻較?。?、導線、電鍵若干
(1) 設計測量電路圖(要求電流表A1的示數從零開始變化)
(2)若選測量數據中的一組來計算電流表A1的內阻r1,則所用電流表A1的內阻r1表達式為r1=____________;式中各符號的意義是________________.
分析:電流表A1可自測得到電流,但由于電源電動勢為3V,量程為15V的電壓表將不能使用,根據伏安法的基本原則必須尋求電壓表,而器材中電流表A2內阻也未知,不能用于替代電壓表,那就只好讓定值電阻R0來充當電壓表,鑒于此還需得到通過R0的電流,應該將A2外接,可推導得到r1=___________。
4.利用伏安法的思維測電源的內阻。
電壓表能測量電源的電動勢與電路中某一部分的電壓,而電源的內阻所分擔的那部分電壓是內電壓,不可能直接用電壓表測得,但電動勢與外電路電壓之差便是內電壓,用電流表與電源串聯可測得通過電源的電流,這樣便可借助伏安法的理念利用歐姆定律求電源的內阻r=(E-U)/I 。測量電阻的方法很多,伏安法是高中階段最常用的,不可定勢認為伏安法一定要電壓表和電流表同時存在,有些時侯電流表可當電壓表、電壓表可當電流表、電阻亦可當電表,量程不夠還可借助定值電阻改裝,可謂花樣繁多,但是萬變不離其中,無論是以哪種類型出現,都可理解為是在伏安法的基礎上采取思維遞進的方式對電路進行必要的優化,是對伏安法的延伸應用,只要牢記伏安法的基本原理是歐姆定律,基本思路是通過各種方法尋找電壓和電流,所有這類設計性實驗便都能迎刃而解。
參考文獻
電壓表內阻范文3
而伏安法測電阻中的電流表的連接方式是該實驗的重要組成部分之一,伏安法測電阻的電路中電流表的連接方式有兩種,如圖1和圖2所示。圖1的接法稱為電流表的外接法,圖2的接法為電流表的內接法。由于電流表和電壓表內阻對電路的影響,這兩種接法對電阻的測量都存在著系統誤差。本文將對這兩種電路產生系統誤差的原因以及在實際測量中如何選擇電路進行比較詳細的分析,以期對老師們的課堂教學有所幫助。
一、伏安法測電阻的原理
用電壓表測出待測電阻兩端的電壓U,用電流表測出通過待測電阻的電流I,利用部分電路歐姆定律可以算出待測電阻的阻值Rx,即Rx=U/I,這就是待測電阻的測量值。
二、伏安法測電阻的系統誤差分析
1.電流表外接法
在這種電路中,電壓表的示數是加在待測電阻Rx兩端的真實電壓,但由于電壓表內阻分流的影響,電流表的示數比通過電阻的真實電流大,按這種電路測出的電阻值實質上是電壓表內阻和待測電阻Rx并聯后的總阻值,所以Rx測量值比真實值小。設電壓表的示數為U,電流表的示數為I,通過電阻的電流為IR,通過電壓表的電流為IV,則I=IR+IV,所以R真=>R測=測量值比真實值偏小。這里的系統誤差來源于電壓表的分流作用,分流越小,誤差越小,相對誤差δ=
=。所以該電路適合測量小電阻,即當滿足條件Rx
2.電流表內接法
在這種電路中,電流表的示數是通過待測電阻Rx的真實電流,但由于電流表內阻分壓的影響,電壓表的示數比加在待測電阻Rx兩端的電壓大,所以按這種電路測出的待測電阻的阻值比真實值偏大。設電流表的示數為I,電壓表的示數為U,加在待測電阻Rx兩端的電壓為UR,加在電流表兩端的電壓為UA,則U=UR+UA,所以R真=>R測=測量值比真實值偏大。這里的系統誤差來源于電流表的分壓,分壓越小,誤差越小,相對誤差δ=
=。所以該電路適合測量大電阻,即當滿足條件Rx>>RA時,采用電流表內接法測量系統誤差小。為了幫助學生理解和記憶電流表兩種連接方式的系統誤差特點,我在課堂教學中和同教研組的老師們共同總結了如下規律:“大內偏大;小外偏小?!奔矗弘娮柚荡蟮碾娮璨捎秒娏鞅韮冉臃y量,測量值比真實值偏大;電阻值小的電阻采用電流表外接法測量,測量值比真實值偏小。
三、伏安法測電阻電流表連接方式的選擇方法
1.比較法。若已知待測電阻的大約值Rx,電流表的內阻RA和電壓表的內阻RV可以分別計算出電流表外接法的相對誤差和電流表內接法的相對誤差兩個比值,然后進行比較。
(1)若
(2)若>,則選用電流表內接法,系統誤差??;
(3)若=,則電流表兩種接法都可以。
2.算術根法。若已知待測電阻的大約值Rx,電流表的內阻RA和電壓表的內阻RV可以分別計算出Rx和兩個比值,然后進行比較。
(1)若Rx
(2)若Rx>,則選用電流表內接法,系統誤差??;
電壓表內阻范文4
1 常規伏安法
高中學生實驗的電學部分都要電壓表、電流表配合完成,如伏安法測電阻;測金屬絲的電阻率;測小燈泡的額定功率,測電源的電動勢和內電阻等.改裝電表時需測電表的內阻,也常常用伏安法.即電流(壓)表可自測電流(壓).配備電壓(流)表可自測電壓(流).
若題目提供的器材同時有電壓表、電流表,畫無電表的草圖估算待測量元件的最大電壓電流值,這類題型一般有多個電表可供選擇,考慮制約因素后選擇合適的電表,若電表讀數均能超過量程的三分之一,電路設計即完成.
2 反串法
器材只有兩只同種電表,兩只同種電表中的一個內阻已知,則已知內阻的電流表可以自測電壓當電壓表用,已知內阻的電壓表可以自測電流當電流表用.其實質是伏安法,若電表讀數均能超過量程的三分之一,電路設計即完成.但要注意已知內阻的電壓表當電流表用,采用內接法可消除電表內阻引起的誤差,已知內阻的電流表當電壓表用,采用外接法可消除電表內阻引起的誤差.
例1 用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(900 Ω~1000 Ω)
A.電源E,具有一定內阻,電動勢約為9.0 V;
B.電壓表V1,量程為1.5 V,內阻r1=750 Ω;
C.電壓表V2,量程為5 V,內阻r2=2500 Ω;
D.滑動變阻器R,最大值約為100 Ω;
E.單刀單擲開關S,導線若干.
(1)測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的1/3,試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖(原理圖中的元件要用題中相應的英文字母標注).
(2)若電壓表V1的讀數用U1表示,電壓表V2的讀數用U2表示,則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=.
解析 電壓表V1、V2內阻均已知,即可用于測電壓,也可測電流,計算時還可避免電表內阻引起的誤差,考慮到電壓表V2的量程大些,且題目要求讀數不小于量程的1/3,可設計出如圖1和圖2所示的兩種不同電路:
由圖1可得Rx=U1Rg1Rg2U2Rg1-U1Rg2,
由圖2可得Rx=U2-U1U1Rg1.
3 定值電阻調整法
以上若兩種方法不成功,常是因為電表讀數不匹配,這種題型器材中常有定值電阻,可用定值電阻增壓增流或分壓分流.具體步驟是:
(1)判斷之前設計的電路中不匹配的局勢是哪個表滿偏是另一個卻不足量程的三分之一.
(2)將定值電阻串聯或并聯在電路適當位置,給讀數不飽滿的電表增壓(流),或給讀數飽滿的電表分壓分流,選擇最佳效果的電路.這種設計要注意正視反串電表的反串身份,才能有效為其增壓增流或分壓分流.
例2 用以下器材量測待測電阻Rx的阻值:待測電阻Rx阻值約為100 Ω,電源E,電動勢約為6.0 V,內阻可忽略不計;電流表A1,量程為50 mA,內阻r1=20 Ω;電流表A2,量程為300 mA,內阻r2約為4 Ω;定值電阻R0,阻值R0=20 Ω;滑動變阻器R,最大阻值為10 Ω;單刀單擲開關S,導線若干.
(1)測量中要求兩個電流表的讀數都不小于其量程的1/3,且要求盡量多的測量幾組數據,試在虛線框中畫出量測電阻Rx的實驗電路原理圖(原理圖中的元件用題目中相應的英文字母標注).
(2)若某次測量中電流表A1的示數為I1,電流表A2的示數為I2,則由已知量和測量計算Rx的表達式為Rx=.
解析 常規思路為將電路表A1做電壓表用,得出圖3電路.計算可知若電流表A1滿偏,電流表A2電流為60 mA,不足其量程的1/3,此時可以考慮用定值電阻給電壓表身份的A1分壓,即將1定值電阻串聯在A1旁邊(如圖4,再次計算發現A1滿偏時電流表A2電流為70 mA,仍不足其量程的1/3,分壓分流不成功.還可以將定值電阻與Rx和A1并聯,使電流表的讀數大一些,如圖5.計算可知電流表A1滿偏時,電流表A2電流為120 mA,有一定區間滿足題目要求.Rx=I1r1I2-2I1.
4 同種表聯合定值電阻法
若以上方案無法實施,是因為無法呈現伏安法或反串格局.這種題型一般只有同種類型電表而且沒有電表內阻已知,可用定值電阻配合兩個電流表測電壓,也可用定值電阻配合兩個電壓表測電流.如用兩個電流表測Rx電壓可用電路(圖6)
設電流表A1、A2讀數為I1、I2 ,則URx=(I2-I1)R0,從而求出Rx;若還知電流表A1內阻r1,可求出URx準確值,URx=(I2-I1)R0-I1r1.
如兩個電壓表測Rx電流可用電路(圖7).設電流表V1、V2讀數U1、U2,則IRx=U2-U1R0,從而求出Rx.若還知電壓表內阻r1,則可求出IRx準確值,IRx=U2-U1R0-U1r1.
這種方法注意要讓兩個電表讀數之差等于定值電阻的電壓(流).
5 一表多次使用法
還有一種題型是所有器材只有一個能真正使用的電表,將只能完成電流(壓)的測量,要完成實驗,需充分利用電表,變化電路測兩組數據列方程組,或測多組數據畫圖象.這種類型要注意電路結構盡量簡單,以便于計算.
例3 (2002年廣東高考試卷第1 2題)現有器材:量程為10.0 mA、內阻約為30 Ω~40 Ω的電流表一個,定值電阻R1=150 Ω,定值電阻R2=100 Ω.單刀單擲開關S.導線若干.要求利用這些器材測量一干電池(電動勢1.5 V)的電動勢.
(1)按要求畫出電路圖,標明所用器材的代號.
(2)用已知量和直接測得量表示待測電動勢的表達式.式中各直接測得量的意義是.
分析 本題屬于單只電表類型,兩個定值電阻,應測兩組數據,但只有單刀單擲開關,故只能分兩次連接電路,R2若單獨接人電路,電路中電流將超過電流表量程,所以
(1)設計如圖8所示的電路.
(2)E=I1I2R2I1-I2,I1是外電阻為R1時的電流,I2是外電阻為R1和R2串聯時的電流.
電壓表內阻范文5
1高考真題
(2004年重慶卷第22題)用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(900 Ω~1000 Ω):
電源E,具有一定內阻,電動勢約為9.0 V;
電壓表V1,量程為1.5 V,內阻r1=750 Ω;
電壓表V2,量程為5 V,內阻r2=2500 Ω;
滑線變阻器R,最大阻值約為100 Ω;
單刀單擲開關S,導線若干.
(1)測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的1/3,試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相應的英文字母標注).
(2)[JP3]根據你所畫的電路原理圖在題給的實物圖上畫出連線.[JP]
(3)若電壓表V1的讀數用U1表示,電壓表V2的讀數用U2表示,則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=[CD#3].
這是2004年重慶的一道高考題,該題雖然過去已有十年時間,但至今仍在很多復習資料上頻頻出現,我的2014級畢業生在高三復習的時候也遇到了這道題.
2真題解答
這道題的正確解析如下:由于本實驗需測定的電阻Rx的阻值(900 Ω~1000 Ω)遠大于滑線變阻器R的最大阻值(約為100 Ω),故必須采用分壓接法;又由于本實驗所給器材中沒有電流表,但有兩個電壓表,且兩個電壓表的內阻均已知,因此可將其中一個串聯在電路中當作電流表來使用;(1)問中要求測量中電壓表的讀數不小于其量程的1/3,故電路實驗電路原理圖如圖3或圖4.
此題的關鍵在于第(1)問,電路圖畫正確后,(2)、(3)問自然不會有什么問題,這里我就不再贅述了.
3誤區分析
此題考查的知識點雖多,但都是“伏安法測電阻”這一考點中的主干知識,且在前面的復習過程中也反復練習過多次.因此,剛看到該題時我曾認為此題對于我班上的學生來說應該沒有多大問題,至少有60%的學生能夠將其完全做對.然而,事實并非如此,[TP1GW137.TIF,Y#]學生做出來的結果是全班70位學生中只有不到10位學生將此題做對,超過一半的學生畫出的電路原理圖如圖5所示. 一開始,我對此并不能理解,只責備他們不認真審題、知識掌握不牢固,直到評講完該題后,很多學生拉住我問:“老師,我用的是‘大內偏大,小外偏小’這一口訣來判斷,為什么不對呢?”此時我才恍然大悟.
學生的錯誤分析如下:由于本實驗需測定的電阻Rx的阻值(900 Ω~1000 Ω)遠大于滑線變阻器R的最大阻值(約為100 Ω),故必須采用分壓接法;又由于本實驗所給器材中沒有電流表,但有兩個電壓表,且兩個電壓表的內阻均已知,因此可將其中一個串聯在電路中當作電流表來使用(電流表內阻一般小于電壓表,故習慣上學生們都喜歡選V1作為電流表來使用,這無可厚非);有了電壓表和電流表,接下來就是電流表的內外接問題了,根據計算Rx
從以上分析可以看出,這里學生是直接套用了“大內偏大,小外偏小”這一口訣而忽略了它的適用條件,即在已知電壓表內阻RV,電流表內阻RA的估計值而非準確值時,為減小實驗的系統誤差,才用該口訣進行判斷,這一條件在教學中也是被很多老師忽略掉了的.該題由于電壓表和電流表內阻均知道其準確值,因此無論電流表是內接還是外接,均不會引起系統誤差,因此不能用“大內偏大,小外偏小”來判斷,此題真正的限制條件還是在于(1)問中的“測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的1/3”.
4總述
電壓表內阻范文6
【關鍵詞】伏安法 原因分析 內接法 外接法 電路選擇
電流表的內外接法是高中電學實驗中的一個重難點,是測電阻實驗電路的重點考查的知識點。在考試大綱中是Ⅱ級要求,縱觀近三年全國各省高考試題每年都在這個知識點上進行了考察,由此可見該知識的重要性。學生怎樣才能在高考中迅速做出正確的選擇呢?
筆者認為必須做到以下幾點:
一、掌握并會分析誤差產生的原因
在初中階段由于學生的認知水平有限,在使用電流表和電壓表時沒有讓學生考慮它們的內阻,認為它們的內阻為零和無窮大。但在高中階段,由于對實驗要求更高,培養學生嚴謹、科學的思想觀,就必須要從實際出發,必須考慮電流表和電壓表內阻對實驗結果的影響。
大家都知道,電流表是和待測電阻是串聯關系,由串聯電路可知,串聯分壓,即電流表會分去一部電壓;電壓表與待測電阻并聯如圖,由并聯電路可知,并聯分流,從而使待測電阻的電流和電壓不準確。
二、兩種電路存在誤差的分析
1. 電流表內接法
如圖1所示的電路叫電流表的內接法,由于電流表內阻的影響,流過待測電阻Rx的電流為IX,Rx兩端的電壓為UX;由串并聯電路可知IX=IA、UV=UI+UX即UX
2.電流表外接法
如圖2所示的電路叫電流表的外接法,由于電壓表與待測電阻Rx并聯,需要分的一部分電流,即電流表上的分流為待測電阻上的電流和流過電壓表上的電流之和,所以有IA=Ix+IV,因此Rx 測量值小于Rx 的真實值。由并聯電路特點可知,電流與電阻成反比,電阻越大所分電流就越小,因此要想使用電流表的外接法來測電阻并且減小誤差,那就必須滿足RV>>RX。
三、兩種電路的選擇
從上面的分析中我們可以看出,無論哪種電流都不能避免誤差。但是只要我們在測量時滿足它們各自的條件是可以減小誤差的,在實驗中我們常用以下方法來選擇:
1. 比較法
(1)若Rx較大,滿足Rx>>RA時,應采用內接法,因為這時電流表的分壓作用很微弱。
(2) 若Rx較小,滿足Rx
2.比值法
當Rx的大小很難判定是滿足RX>>RA還是滿足RX
時,選擇外接法,若
時,兩種方法均可采用。
3. 試觸法
在RA、RV均不知的情況下可以采用試觸法來選擇電路,具體做法如下:接通電路,觀察先后兩次試觸時兩電表的示數變化情況,如果兩次電流表示數的變化比電壓表示數的變化明顯,說明電壓表分流作用明顯要用內接法;如果兩次電壓表示數的變化比電流表示數的變化明顯,即說明電流表分壓作用明顯需用外接法。
4. 經驗法
電流表內外接法在高考試驗考察中也是一個熱點,但大部分學生都丟分了,究其原因,就是在電表內外接法上出現了問題。他們對比較法和比例法沒能理解,比較的結果也常記不住,使用時也常常是張冠李戴,所以在高三復習時,我給學生這樣講:抓住Rx,它的大小是選擇內外接法的表尺,因為不管是哪種接法,都是用Rx阻值和電流表和電壓表的內阻進行比較,當Rx較小時如只有幾十歐時那肯定電流表就會分壓所以要采用電流表外接法;當Rx較大時如幾百歐~上千歐時,那肯定電壓表就會分流所以要采用電流表內接法。如果沒有具體大小時,如測的是燈泡、電池內阻或電阻絲的電阻時,由于這些物體的電阻一般都較小就采用電流表外接法。
【參考文獻】
[1]徐向榮. 高中物理實驗探究――電路的設計[J].中國現代教育裝備,2010(06).