1、伏安法的应用伏安法的应用-电学设计性实验的处理方法电学设计性实验的处理方法电流表电流表一、伏安法测电阻一、伏安法测电阻1原理：根据欧姆原理：根据欧姆定律定律RU/I，只要测，只要测量出待测电阻两端的量出待测电阻两端的电压电压U及流过的电流及流过的电流I即可求出即可求出Rx的阻值的阻值 2实验器材实验器材 （1）测量器材：）测量器材：主要主要用来测量电用来测量电路电流路电流.电压表电压表 主要主要用来用来测量电路中测量电路中两端电压。两端电压。（2 2）调节器材：）调节器材：滑动变阻器是一个可以滑动变阻器是一个可以连续连续改变电阻值的改变电阻值的可变电阻，在电路中能起到调节电流的大小及可变电阻，
2、在电路中能起到调节电流的大小及两点间电压高低的作用。两点间电压高低的作用。滑动变阻器滑动变阻器电阻箱电阻箱 与滑动变阻器一样提供可变电阻，但电阻箱与滑动变阻器一样提供可变电阻，但电阻箱的电阻的电阻可以直接读出可以直接读出，电阻的变化是不连续的。电阻的变化是不连续的。3.伏安法的测量电路伏安法的测量电路内接法内接法外接法外接法电路图电路图选用条件选用条件适用于测量适用于测量（1）两种电路两种电路-电流表的内接法和外接法电流表的内接法和外接法R RA AR Rx xR RV VR Rx x大电阻（大电阻（测量结果偏大测量结果偏大）小电阻（小电阻（测量结果偏小测量结果偏小）相对阻值比较法：相对阻值比
3、较法：当当 时，时，Rx为为小电阻小电阻，采用外接法；，采用外接法；当当 时，时，Rx为为大电阻大电阻，采用内接法，采用内接法.xAVRR R（2）两种测量电路的选择方法（电阻大小的比较）两种测量电路的选择方法（电阻大小的比较）xAVRR R 绝对阻值比较法：绝对阻值比较法：若已知待测电阻估计值，先将待测电阻值与电压表、电流若已知待测电阻估计值，先将待测电阻值与电压表、电流表内阻进行比较，若表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，较大，宜采用电流表内接法宜采用电流表内接法实验试探法：按图所示接好电路，让实验试探法：按图所示接好电路，让电压表的一根
4、接线柱电压表的一根接线柱P先后与先后与a、b处接处接触一下，如果电压表的示数有较大的变触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则采用化，而电流表的示数变化不大，则采用电流表外接法；如果电流表的示数有较电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，大的变化，而电压表的示数变化不大，则采用电流表内接法则采用电流表内接法选择原则：选择原则：“大内偏大，大内偏大，小外偏小小外偏小”4、（控制）供电电路、（控制）供电电路（1）两种供电电路）两种供电电路-滑动变阻器的限流式接法和分压式接法滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 分压电分压电路电流、路电流、电压调节电
5、压调节范围大范围大(2)供电电路的选取原则供电电路的选取原则在滑动变阻器的两种接法中：分压式接法，电压和电流的在滑动变阻器的两种接法中：分压式接法，电压和电流的调节范围大；限流式接法较节能。调节范围大；限流式接法较节能。一般能用限流就用限流接法。一般能用限流就用限流接法。工作电路的电阻工作电路的电阻R远大于滑动变阻器的最大值远大于滑动变阻器的最大值R0时。时。要求工作（被控制）电路的电流要求工作（被控制）电路的电流(或电压或电压)从零开始从零开始连连续调节。续调节。以下以下几种情况几种情况必须选用分压式接法必须选用分压式接法：若采用限流式接法，电路中实际电压若采用限流式接法，电路中实际电压(或
6、电流或电流)的最小的最小值仍超过电表或电器的额定值时。值仍超过电表或电器的额定值时。（二）实验器材的选取（二）实验器材的选取 安全性原则：因为各种电表均有安全性原则：因为各种电表均有量程量程，用电器及，用电器及电源都有电源都有最大允许电流或功率最大允许电流或功率，因此选择电表时应，因此选择电表时应考虑其量程不小于用电器的最大允许电流或电压，考虑其量程不小于用电器的最大允许电流或电压，另外，电路中的控制器材另外，电路中的控制器材(如滑动变阻器、保护电阻如滑动变阻器、保护电阻等等)应能够将电压、电流控制在安全范围以内，否则应能够将电压、电流控制在安全范围以内，否则将烧坏用电器或测量电表将烧坏用电器
7、或测量电表1.实验器材的选取原则：实验器材的选取原则：二、电学实验设计的基本思路二、电学实验设计的基本思路 根据根据目的目的选择原理选择原理 根据根据原理原理选择器材选择器材 根据根据器材器材设计电路设计电路（一）实验原理的选择原则（一）实验原理的选择原则 根据根据“方便、精确、可行性原则方便、精确、可行性原则”，寻求与实验目的有关的，寻求与实验目的有关的理论依据，确定实验方法。理论依据，确定实验方法。方便性原则：实验时要调节方便调节方便，易于操作比如滑动变阻器滑动变阻器，小阻值的滑动变阻器，在移动滑动触头时，电流、电压变化与滑动距离几乎成线性关系。大阻值的滑动变阻器，就会出现在移动滑动触头时
8、，刚开始时用电器上的电压几乎不变，过了某位置后又突然增大的现象，不易操作，也会带来较大误差 综上所述，实验仪器的选择要同时兼顾多种因素的影响，综上所述，实验仪器的选择要同时兼顾多种因素的影响，考虑尽量全面，切不可只顾某一方面的要求而忽视其它条件考虑尽量全面，切不可只顾某一方面的要求而忽视其它条件的制约的制约 精确性原则：根据实验的需要，选取精度合适的测量仪器电表的量程不是越大越好如电压表、电流表测量时，应使表针在1/3至满偏至满偏范围内读取测量值，指针偏角太小读取的测量值相对误差会很大2.几种常用的电学实验器材的选取方法几种常用的电学实验器材的选取方法（2）电表的选取电表的选取 -安全性原则安
9、全性原则 利用额定值判断：电表量程应大于用电器的额定值。利用额定值判断：电表量程应大于用电器的额定值。根据电源电动势判断：利用电源电动势和待测用电器根据电源电动势判断：利用电源电动势和待测用电器电阻估测电路中的最大（电流或电压）值电阻估测电路中的最大（电流或电压）值 -精确性原则精确性原则 测量时指针偏转应大于量程测量时指针偏转应大于量程1/3，这样可减少，这样可减少“电压表电压表指针偏角越小误差越大指针偏角越小误差越大”造成的误差造成的误差 两种表量程接近，取内阻较大的电压表，这样电压表两种表量程接近，取内阻较大的电压表，这样电压表分流造成的误差小。取内阻较小的电流表，这样电流表分分流造成的
10、误差小。取内阻较小的电流表，这样电流表分压造成的误差小。压造成的误差小。（1）电源的选择电源的选择-安全、可行性原则安全、可行性原则 一般可以根据待测电阻的一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压额定电流或额定电压选择符合需要的电源。选择符合需要的电源。（三）实验电路的选择（三）实验电路的选择1.测量电路的选择（外接法或内接法的选择）测量电路的选择（外接法或内接法的选择）2.供电电路的选择（分压电路或限流电路的选择）供电电路的选择（分压电路或限流电路的选择）（3）滑动变阻器的选取）滑动变阻器的选取-方便性原则方便性原则 在满足实验要求的前提条件下选用总阻值小的变阻器，在满足实验要求的前提条件下
11、选用总阻值小的变阻器，以满足调节方便的原则以满足调节方便的原则 【例例1】在在“测定金属测定金属丝丝的电阻的电阻”实验中，金属丝的实验中，金属丝的电阻电阻Rx约为约为3，为尽可能减小误差，要求金属丝发热，为尽可能减小误差，要求金属丝发热功率功率P0.75 W，除导线、开关外，实验室还备有以下，除导线、开关外，实验室还备有以下器材：器材：(1)要进一步精确测量金属丝的阻值，要进一步精确测量金属丝的阻值，应选用的器材应选用的器材是是_(只填代号字母只填代号字母)A6V电池组电池组B电流表电流表(00.6 A，内阻，内阻0.5)C电流表电流表(03 A，内阻，内阻0.01)D电压表电压表(03 V，
12、内阻，内阻1k)E电压表电压表(015 V，内阻，内阻5k)F滑动变阻器滑动变阻器(0100，额定电流，额定电流0.1 A)G滑动变阻器滑动变阻器(020，额定电流，额定电流1 A)A、B、D、G(2)在方框内画出电路图：在方框内画出电路图：(3)在下图中，将各器材连成实验电路1.1.测量电路选择测量电路选择:要用比较阻值法确定，要用比较阻值法确定，当当 时采取外接法，反之采取内接法。时采取外接法，反之采取内接法。2.2.控制电路的选择；根据电路调节要求选择适当电路。控制电路的选择；根据电路调节要求选择适当电路。3.3.电学仪器的选择电学仪器的选择 首先遵循安全性原则；其次，电表还要遵循精确性
13、原则，首先遵循安全性原则；其次，电表还要遵循精确性原则，仪表指针偏角要在满偏的仪表指针偏角要在满偏的1/31/3到满偏到满偏 ；变阻器的要便于控制；变阻器的要便于控制-方便性原则方便性原则4.4.实物图连接实物图连接 分析各器件连接方式，明确电表量程。分析各器件连接方式，明确电表量程。从电源开始，按顺序以单线连接方式将各串联器件依次连从电源开始，按顺序以单线连接方式将各串联器件依次连接，然后再将并联器件并到电路中。接，然后再将并联器件并到电路中。“先串联后并联先串联后并联”连线中尽量不交叉线，所有线必须连接到接线柱上，不能连线中尽量不交叉线，所有线必须连接到接线柱上，不能线上接线。线上接线。x
14、AVRR R【题后小结题后小结】【例例2】某同学为探究小灯泡电阻某同学为探究小灯泡电阻R与两端电压与两端电压U的关系，描绘的关系，描绘R随电压随电压U变化的图象变化的图象.实验室备有：除实验室备有：除“3.8 V，0.3 A”的待测的待测小灯泡；导线和开关外，还有以下一些器材可供选择小灯泡；导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：电流表：电流表：A1(量程量程100 mA,内阻约内阻约2 )A2(量程量程0.6 A，内阻约，内阻约0.3)电压表：电压表：V1(量程量程5 V，内阻约，内阻约5 k)V2(量程量程15 V，内阻约，内阻约15 k）滑动变阻器：滑动变阻器：R1(阻值范围阻值范围01
15、0 )R2(阻值范围阻值范围02 k)电源：电源：E1(电动势为电动势为1.5 V，内阻约为，内阻约为0.2 )E2(电动势为电动势为4 V，内阻约为，内阻约为0.04 )（1)为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表电压表_，滑动变阻器，滑动变阻器_，电源，电源_。(填器材填器材的符号的符号),A2 V1R1E2(3)根据实验数据，计算并根据实验数据，计算并描绘出描绘出R-U的图象如图所的图象如图所示，由图象可知，此灯泡示，由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为在不工作时，灯丝电阻为_ ；当所加电压；当所加电压为为3.00 V时，灯丝电
16、阻为时，灯丝电阻为_，灯泡实际消耗，灯泡实际消耗的电功率为的电功率为_W。0.7811.51.5（2）画出实验电路图。）画出实验电路图。【互动训练互动训练】1.在在“测定金属丝的电阻率测定金属丝的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻的实验中，待测金属丝的电阻Rx约约为为5.实验室备有下列实验器材：实验室备有下列实验器材：A电压表电压表V1(量程量程3 V，内阻约为，内阻约为15 k)B电压表电压表V2(量程量程15 V，内阻约为，内阻约为75 k)C电流表电流表A1(量程量程3 A，内阻约为，内阻约为0.2)D电流表电流表A2(量程量程0.6 A，内阻约为，内阻约为1)E滑动变阻器滑动变阻器R1
17、(0100，0.3 A)F滑动变阻器滑动变阻器R2(02000，0.1 A)G电池电池E(电动势为电动势为3 V，内阻约为，内阻约为0.3)H开关开关S，导线若干，导线若干(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有_(填写器材前面的字母填写器材前面的字母)A、D、E、G、H(2)(2)为减小实验误差，应选用下图甲中为减小实验误差，应选用下图甲中_(_(填填“a”“a”或或“b”)“b”)为该实验的电路图，并按所选择的电为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图乙连接起来路图把实物图乙连接起来b (3)若用刻度尺测得金属丝长度为6
18、0.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径为0.635 mm，两电表的示数分别如下图所示，则待测电阻为_，电阻率为_2.40 1.2710-6 m 解析 (1)A、D、E、G、H 由电池E的电动势为3 V,可知电压表应选V1;流过待测电阻Rx的最大电流约为Im=3 V5=0.6 A,故电流表选A2;为了便于调节,滑动变阻器应选阻值较小的R1.(2)由于Rx=5 ,故采用电流表外接法.实物连接图如图所示.AVR R(3)由两电表示数可知U=1.20 V,I=0.50 A 则Rx=2.40.又由Rx=L/S,S=(d/2)2,解出=1.2710-6m.UI2.某同学使用了如下器材某同学使用了如下
19、器材,测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图1所所示，已知小灯泡的额定电压为示，已知小灯泡的额定电压为12 V.A.电源电源E(电动势电动势15 V)；B.电压表电压表V1(量程为量程为15 V，内阻约，内阻约15 k)；C.电压表电压表V2(量程为量程为5 V，内阻约，内阻约5 k)D.电流表电流表A1(量程量程100 mA，内阻约，内阻约10)E.电流表电流表A2(量程量程3A，内阻约，内阻约0.010)F.滑动变阻器滑动变阻器R1(最大电阻为最大电阻为50)；G.滑动变阻器滑动变阻器R2(最大电阻为最大电阻为1K)H.单刀单掷开关；导线若干单刀单掷开关；导线
20、若干 (1)选择合理器材，在虚线框中选择合理器材，在虚线框中画出实验电路画出实验电路(2)根据设计的电路图在下图中的实物上连线根据设计的电路图在下图中的实物上连线(3)由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的额定功率由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的额定功率为为P额额_W.1.141.163.某学习小组的同学拟探究小灯泡某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡小灯泡L，规格，规格“4.0v0.7A”；电流表电流表A1，量程，量程3A，内阻约为，内阻约为0.1；电流表电流表A2，量程，量程0.6A，内阻，内阻r2=0.2；电压表电压表
21、V，量程，量程3V，内阻，内阻rV=9k；标准电阻标准电阻R1，阻值，阻值1；标准电阻标准电阻R2，阻值，阻值3k；滑动变阻器滑动变阻器R，阻值范围，阻值范围O10，；，；学生电源学生电源E，电动势，电动势6V，内阻不计；，内阻不计；开关开关S及导线若干及导线若干（1）甲同学设计了如图）甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过所示的电路来进行测量，当通过L的电流为的电流为0.46A时，电压时，电压表的示数如图表的示数如图2所示，此时所示，此时L的电阻为的电阻为_（2）乙同学又设计了如图）乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加所示的电路来进行测量，电压表指针
22、指在最大刻度时，加在在L上的电压值是上的电压值是_V（3）学习小组认为要想更准确地描绘出）学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图路请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号并在图上标明所选器材代号 答案:（1）由图2所示可知，电压表分度值是0.1V，电压表示数为2.3V，此时灯泡电阻RL=U/I=2.3V/0.46A=5（2）电压表内阻为9k，标准电阻R2阻值为3k，电压表最大示数为3V，由串联电路特点可知，标准电阻R2电压为1V，灯泡L两端电压为：3V+1V=4V（3）电流表A1量程太大，读数误差太大，为减小误差，应该选用电流表A2，给电流表A2并联一个分流电阻，实验电路图如图1或图2所示 故答案为:（1）5（3分）;（2）4（3分）;（3）实验电路图如图所示说明：画出答图说明：画出答图1给给4分，只画出答图分，只画出答图2给给2分。分。
