高考专题28伏安法测电阻.docVIP

伏安法测电阻 一. 伏安法测电阻基本原理 1. 基本原理：伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律，只要测出元件两端电压和通过的电流，即可由欧姆定律计算出该元件的阻值。 2. 测量电路的系统误差控制： （1）当远大于时，电流表内接；当临界阻值时，采用电流表的内接；当采用电流表内接时，电阻测量值大于真实值，即（如图1所示）。 （2）当远小于时，电流表外接；当临界阻值时，采用电流表的外接；当采用电流表外接时，电阻的测量值小于真实值，即（如图2所示）。 3. 控制电路的安全及偶然误差：根据电路中各元件的安全要求及电压调节的范围不同，滑动变阻器有限流接法与分压接法两种选择。 （1）滑动变阻器限流接法。一般情况或没有特别说明的情况下，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑限流连接方式。限流接法适合测量小电阻或与变阻器总电阻相比差不多或还小，（如图3所示）。 图3 （2）测动变阻器分压接法。若采用限流电路，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时，必须选用滑动变阻器的分压连接方式；当用电器电阻远大于滑动变阻器总电阻值，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组实验数据）时，必须选用滑动变阻器分压接法；要求某部分电路的电压从零开始可连续变化时，须选用滑动变阻器分压连接方式（如图4所示）。 二. 伏安法测电阻基本情景变式 1. 无电流表：根据伏安法测电阻的基本原理可知，无电流表时只要找到能够等效替代电流表的其他器材即可，比如： （1）已知电阻与理想电表并联替代电流表（如图5所示）； （2）用已知内阻的电压表替代电流表（如图6所示）； （3）无电表时的替代法（如图7所示）； （4）无电流表时的半偏法（测量电压表内阻）（如图8所示）。 2. 无电压表：根据伏安法测电阻的基本原理可知，无电压表时只要找到能够等效替代电压表的其他器材即可，比如： （1）已知电阻与理想电流表串联替代电压表（如图9所示）； （2）无电压表时的等效替代法（如图10所示）； （3）无电压表时的半偏法（测表头内阻）（如图11所示）。 3. 把实验题当作计算题处理： （1）根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量； （2）根据欧姆定律的变式求解电阻。在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中，只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量（外电压的变化量始终等于内电压的变化量），就可以求出电源的内阻。 三. 范例导引——高考实验试题剖析 ［范例导引一］测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5）。器材：量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻，滑动变阻器，电键K，导线若干。 (1)画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。 (2)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可求出E＝__________，r＝_________。（用I1、I2、U1、U2及R表示） 解析：本题是常规伏安法测电源电动势和内阻实验的情景变式题，本题与课本上实验的区别是电源电动势大于理想电压表的量程，但题目中提供的器材中有一个阻值不大的固定电阻，这就很容易把该情景变式题“迁移”到学过的实验上。把固定电阻接在电源的旁边，把它等效成电源的内阻即可（如图12所示），把电压表跨接在它们的两侧，显然，“内阻增大，内电压降落增大”，电压表所测量的外电压相应减小，通过定量计算，符合实验测量的要求。这样，一个新的设计性实验又回归到课本实验上。 1实验电路原理图如图13所示； 2根据，对于一个给定的电源B的电动势E及内阻r是一定的，I和U都随滑动变阻器的改变而改变，只要改变的阻值，即可测出两组I和U数据，列方程组得： 解(1)(2)方程组可得 注：也可直接用欧姆定律的变式求内阻r。 本题所提供的理想电压表量程小于被测电源电动势，需要学生打破课本实验的思维和方法定势，从方法上进行创新，运用所提供的器材创造性地进行实验设计。 ［范例导引二］用以下器材测量一待测电阻的阻值（900－1000）； 电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V； 电压表V1，量程1.5V，内阻； 电压表V2，量程5V，内阻； 滑线变阻器R，最大阻值约为100； 单刀单掷开关S，导线若干。 （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用相应的英文字母标注）。 （2）根据你所画的电路原理图在所给的实物上画出连线。（实物图略） （3）若电