高三针对性复习实验篇12补充电表改装常见的测电阻方法Word格式文档下载.docx

高三针对性复习实验篇12补充电表改装常见的测电阻方法Word格式文档下载.docx

《高三针对性复习实验篇12补充电表改装常见的测电阻方法Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三针对性复习实验篇12补充电表改装常见的测电阻方法Word格式文档下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.

（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.

实例分析：

一电阻额定功率为0.01W，阻值不详.用欧姆表粗测其阻值约为40kΩ.现有下列仪表元件，试设计适当的电路，选择合适的元件，较精确地测定其阻值.

①电流表，量程0～300μA，内阻150Ω；

②电流表，量程0～1000μA，内阻45Ω；

③电压表，量程0～3V，内阻6kΩ；

④电压表，量程0～15V，内阻30kΩ；

⑤电压表，量程0～50V，内阻100kΩ；

⑥干电池两节，每节电动势为1.5V；

⑦直流稳压电源，输出电压6V，额定电流3A；

⑧直流电源，输出电压24V，额定电流0.5A；

⑨直流电源，输出电压100V，额定电流0.1A；

⑩滑动变阻器，0～50Ω，3W；

滑动变阻器，0～2kΩ，1W；

电键一只，连接导线足量.

分析：

由于现有器材中有电流表和电压表，故初步确定用伏安法测定此电阻的阻值.又因待测电阻为一大电阻，其估计阻值比现有电压表的内阻大或相近，故应该采用电流表内接法.由于现有滑动变阻器最大阻值比待测电阻小得多，因此，若用滑动变阻器调节待测电阻的电流和电压，只能采用分压接法（否则变阻器不能实现灵敏调节）.为了确定各仪表、元件的量程和规格，首先对待测电阻的额定电压和电流作出估算：

最大电流为Im＝500μA；

最大电压Um＝20V.由于实验中的电流和电压可以小于而不能超过待测电阻的额定电流和额定电压，现有两个电流表内阻相近，由内阻所引起的系统误差相近，而量程0~1000μA接入电路时，只能在指针半偏转以下读数，引起的偶然误差较大，故选用量程为0~300μΑ的电流表.这样选用电流表后，待测电阻上的最大实际电压约为3×

10-4×

40×

103V＝12V，故应选用量程为15V的电压表，由于在电路中，要实现变阻器在较大范围内灵敏调节，电源电压应比待测电阻的最大实际电压高，故电源应选输出电压为24V一种（其额定电流也远大于电路中的最大实际电流，故可用）.

关于变阻器的选择，由于采用分压接法，全部电源电压加在变阻器上.若是把0~50Ω的变阻器接入电路，其上的最小电流（对应于待测电路断开）约为24／50A＝0.5A，最小功率约为0.25×

50W＝12.5W，远大于其额定功率；

而0~2kΩ的变阻器接入电路，其最大电流约为并联电路总电流0.0136A，小于其额定电流0.2024A.故应选0~2kΩ的变阻器。

二、常见的测电阻方法

1．伏安法及其变式

伏安法的内接法伏安法的外接法伏伏法安安法

※内、外接法的选用方法:

①在知道RX,RV,RA的大约值时,可用估算法.

当

时,选外接法；

当

时,选内接法

②在不知道RX,RV,RA大约值时,可用试触法,如图所示.

触头分别接触a、b:

如V变化大,说明A分压大,应选外接法；

如A变化大,说明V分流大,应选内接法.

2．互测法

⑴电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻：

测电流表内阻测电压表内阻

⑵两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻：

⑶两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻：

测电流表A1内阻测电压表V1内阻

3．替代法（等效法）

4．半偏法（半值法）

测电流表内阻和测电压表内阻都可以用半偏法，电路图如图所示。

（1）半偏法测电流表内阻：

甲图实验时先断开开关S’，闭合S，调整滑动变阻器R01（限流法连接），使电流表A满度（即指针指满刻度处）；

再闭合S’，调整电阻箱R1，使电流表A的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电流表A的电阻rA=R。

（测量结果偏小）

（2）半偏法测电压表内阻：

乙图实验时先闭合开关S’及S，调整滑动变阻器R02（分压法连接），使电压表V满度；

再断开S’，调整电阻箱R2，使电压表V的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电压表V的电阻rV=R。

（测量结果偏大）

三、电表的改装

1、改装电压表2、改装电流表3、改装欧姆表

例1、如图所示，一个有3V和30V两种量程的电压表，表头内阻为15Ω，满偏电流Ig=1mA，求：

R1、R2的阻值各为多少？

例2、如图所示，有一个表头G，满偏电流Ig=500mA，内阻Rg=200Ω，用它改装为有1A和10A两种量程的电流表，求：

R1、R2的阻值各为多大？

例3、（2010北京卷21）

（1）甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计

，改装成量范围是0~4V的直流电压表．

①她按图示电路、用半偏法测定电流计

的内电阻rg，其中电阻R0约为1kΩ．为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用，电阻器R1应选用，电阻器R2应选用（选填器材前的字母）．

A．电源（电动势1.5V）B．电源（电动势6V）

C．电阻箱（0~999.9Ω）D．滑动变阻器（0~500Ω）

E．电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（0~5.1kΩ）

F．电位器（0~51kΩ）

②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大．后续的实验操作步骤依次是：

，，，，最后记录R1的阻值并整理好器材．（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）

A．闭合S1B．闭合S2

C．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度

D．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半

E．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半

F．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度

③如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图中被测电流计

的内阻rg的测量值为

Ω，该测量值实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）．

④给电流计

联（选填“串”或“并”）一个阻值为kΩ的电阻，就可以将该电流计

改装为量程4V的电压表．

（2）乙同学要将另一个电流计

改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表

、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻．

①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表

直接与一个定值电阻R相连接，组成一个电压表；

然后用标准电压表

校准．请你画完方框中的校准电路图．

②实验中，当定值电阻R选用17.0kΩ时，调整滑动变阻器R′的阻值，电压表

的示数是4.0V时，表

的指针恰好指到满量程的五分之二；

当R选用7.0kΩ时，调整R′的阻值，电压表

的示数是2.0V，表

的指针又指到满量程的五分之二．由此可以判定，表

的内阻rg是kΩ，满偏电流Ig是mA．若要将表

改装为量程是15V的电压表，应配备一个kΩ的电阻．

例4、（2011上海卷29）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联．测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示．供选择的仪器如下：

①待测电流表G1（0~5mA，内阻约300Ω）②电流表G2（0~10mA，内阻约100Ω），

③定值电阻R1（300Ω）④定值电阻R2（10Ω）

⑤滑动变阻器R3（0~1000Ω）⑥滑动变阻器R4（0~20Ω），

⑦干电池（1.5V）⑧电键S及导线若干．

（1）定值电阻应选，滑动变阻器应选．

（在空格内填写序号）

（2）用连线连接实物图．

（3）补全实验步骤：

①按电路图连接电路，；

②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，

记录G1，G2的读数I1，I2；

③；

④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示．

（4）根据I2—I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式．

【解析】：

此题考查电流表改装及其校准的相关知识。

（1）器材选择：

定值电阻要和待测电流表内阻接近，因为电流表G2的量程是待测电流表G1的2倍；

滑动变阻器的电阻不要太大．故定值电阻选③，滑动变阻器选⑥．

（2）连接实物图如图所示．

（3）补充实验步骤见:

①将滑动触头移至最左端;

③多次移动滑动触头，记录相应的G1，G2读数I1，I2

（4）根据并联分流公式

，

又

解得r1=（k-1）R1，式中r1即rG1．

答案是：

（1）③，⑥

（2）见上图（3）①将滑动触头移至最左端．

③多次移动滑动触头，记录相应的G1，G2读数I1，I2

（4）r1=（k-1）R1．

例5、（2011江苏卷11）某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值．

（1）将电阻箱接入a、b之间，闭合开关．适当调节滑动变阻

器R'

后保持其阻值不变．改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表

的示数U和R的数据如下表：

电阻R/Ω

5.0

10.0

15.0

25.0

35.0

45.0

电压U/V

1.00

1.50

1.80

2.14

2.32

2.45

请根据实验数据做出U-R关系图像．

（2）利用测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为

2.00V．利用

（1）中测绘的U-R图像可得RX=Ω．

（3）使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但

内阻增大．若仍用本实验装置和

（1）中测绘的U-R图像

测定某一电阻，则测定结果将（选填“偏大”或“偏小”）．

现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间，

你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和

（1）

中测绘的U-R图像实现对待测电阻的准确测定?

自我检测：

1．如图所示，是半偏法测电表内阻Rg的原理图，图中的R实物用，R′实物用，正确连接实物后，实验步骤如下：

A．闭合S1，调整R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度

B．断开S1，记下R′的值

C．合上开关S2，调整R和R′的阻值，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半

D．断开S1、S2，将R阻值凋到最大

上述项步骤有错误，应才正确，改正后正确操作的顺序编码为，只有当R′比R时才认为Rg=R′，因为并入R′后，电路的总电流会，故Rg的真实值比R′要稍。

2、

要测定一块电流表A的内阻（量程0～5mA，内阻r约为500Ω），某同学在实验室找到了如下器材：

电源E（3V，内阻未知）

电压表V（0～15V，内阻约为5kΩ）

电阻箱R1（0～999.9Ω）

滑动变阻器R2（0～10Ω）

电键开关一只、导线若干

①该同学想利用半偏法测该电流表的内阻，为了测量尽量精确，请帮忙在方框中画出设计电路图；

②简要说明测量操作步骤

1）

2）

写出r的测量值的表达式，r＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

3.（05江苏）将满偏电流Ig=300μA、内阻未知的电流表

改装成电压表并进行核对．

（1）利用如图所示的电路测量电流表

的内阻（图中电源的电动势E=4V）：

先闭合S1，调节R，使电流表指针偏转到满刻度；

再闭合S2，保持R不变，调节R′，，使电流表指针偏转到满刻度的

，读出此时R′的阻值为200Ω，则电流表内阻的测量值Rg=Ω．

（2）将该表改装成量程为3V的电压表，需　（填“串联”或“并联”）阻值为R0=　　　Ω的电阻．

（3）把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试在答题卡上画出实验电路图和实物连接图．

4.（2001年全国高考题）图甲中E为电源，其电动势为E1，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，A为电流表，用此电路经以下步骤可近似测量A的内阻RA。

①闭合S1，断开S2，调节R1，使电流表数等于其量程I0；

②保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表的读数等于

，然后读出R2的值，取RA≈R2。

（1）按图甲中所示电路图在图乙所给出的实物图中画出连接导线。

（2）真实值与测量值之差除以真实值作为测量结果的相对误差，即

；

试导出它与电源电动势E、电流表量程I0及电流内阻RA的关系式．

（3）若I0=10mA，真实值RA约为30Ω，要想使测量结果的相对误差不大于5％，电源电动势最小应为多少?

自测参考答案：

1．电位器电阻箱C只调整R′的阻值DACB小得多变大大

2、①设计图如图.

②1）闭合开关，将电阻箱电阻调为零，调节滑动变阻器，使得电流表达到满偏；

2）不改变滑动变阻器位置，调节电阻箱阻值，使得电流表半偏，读取电阻箱R.

则电流表内阻测量值r＝R.

3.解：

（1）S2闭合，R和R′并联电压相等，各支路电流之和等于总电流．

由

知 

（2）利用电表的改装原理，电压表利用串联分压，要串联一个电阻Ro

由U=Ig（Rg+Ro）知Ro=9900Ω

（3）改装后的电压表电阻较大，对电表进行矫正，滑动变阻选择分压接法，电路原理图如图，根据原理图，连接实物图

4.解析:

本题是用半偏法测量电流表内阻的实验再现．

（1）依据图所示的电路图，连线如图6所示．

（2）由步骤①得

=I0

由步骤②得

·

=

联立可解得

RA

（3）由相对误差的定义可知，真实值RA与测量值R2之差与真实值RA的比值不大于5%，即应有

≤5％，由

（2）知，即为

RA≤5％，将I0=10×

10-3A、RA=30Ω代入即可求得E≥6V，即电源的电动势最小为6V。