电阻的测量、滑动变阻器的使用

第16单元：电阻的测量、滑动变阻器的使用【教学结构】 一.电阻的测量 1.伏安法测电阻 (1)伏安法：根据欧姆定律，用伏特表、安培表测出电阻两端电压和通过电阻的电流，求出电阻值。 (2)用伏安法测电阻原理图如图1的甲、乙所示 (3)讨论伏特表内阻rr和安培表内阻rA对测量结果的影响。 伏特表分流，安培表分压产生测量误差。 图甲称为外接法，当RrR时,伏特表分流很小,安培表示数接近通过电阻的实际电流,误差很小,故此外接法宜测电阻值远小于伏特表内阻的电阻. 图乙称为内接法,当RAR时,安培表分压很小,伏特表示数接近电阻两端的实际电压,误差很小,故此内接法宜测电阻值远大于安培表内阻的电阻。 测量电阻时应粗测电阻值，然后判断宜用内接法还是外接法，再根据判断认真测量。 (4)测量时如何选择仪器的规格 例如：待测电阻R，约为10，额定功率为2W。电阻允许通过的电流：P=I2R，。约为0.45A，两端电压最大为4.5v。 电源选择：若供选电源有：1个电动势为1.5v的干电池，蓄电池一组，其电动势为6.0v，1个电动势为10v的电源。1.5v电源、电压太低，产生电流太小，不易读准确，10v电源，太高，电流较大，容易超过电阻额定功率，故选6.0电源为好。 直流电压表的选择：电压表量程应略大于5.0v为好，但不能过大。例如，电压表v1：量程10v，内阻10k，v2，量程30v，内阻30k,选v1即可。 直流安培表的选择：安培表量程应大于0.5A，不宜太大。例如：安培表A1量程为0.6A内阻0.5，A2量程3.0A，内阻0.1。选A1即可。 二.滑动变阻器的使用 1.滑动变阻器的构造，如图2所示 A、B、C、D四个接线柱，P为滑动触头，AB间为电阻可忽略不计的粗金属杆。CD间为绕制的电阻丝，电阻丝彼此绝缘。 2.原理：根据电阻定律阻值与导体长度成正比，改变接入电路中的电阻丝的长度就实现改度电阻的目的。 3.滑线变阻器的连接 (1)当滑动变阻器作为定值电阻使用时，把C、D连入电路，此时电阻为滑动变阻器的电阻最大值，滑动触头P在任何位置都不能改变电阻值。 (2)当滑动变阻器作为可变电阻使用时，其功能有二，（一）通过改变变阻器电阻改变电路电流，实现对电路电流的控制。（二）通过变阻器改变电阻、改变用电器的电压，起调压器的作用。 如图3所示，把B与D连接，C、D接入电路，起控制电路电流作用，当滑动头P从左端D向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小。注意实验开始时应将滑动头P至于右端D。 如图4所示，把变阻器C、D接线柱与电源连接，C与B与用电器相连。用电器与CP间电阻并联，用电器与CP间电压相等，改变P的位置改变用电器两端电压，实现调制电压作用。 4.分压电路的分析 当滑线变阻器总电阻为r，负载电阻为R，变阻器CP间电阻为r时,CP间总电阻，若Rr,无论P在什么位置，RCP=r,负载电压UR的大小只由r决定,即可看成负载上的电压与r成正比,比较理想的分压作用。因此实验中选择滑动变阻器时，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。例如，在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器A，阻值范围020，额定电流2.0A,滑动变阻器B，阻值范围0200,额定电流1.0A，根据其它实验仪器的规格和实验需要，两个变阻器都满足电流要求，以选滑动变阻器阻值较小的A为好。 【解题要点】 例一.在一个小灯泡上面标有“6v 0.1A”的字样，现在要测量这个灯泡的IU图线。下列器材可供选用 A.伏特表(05v) B.伏特表(010v) C.安培表(00.3A) D.安培表(00.6A) E.滑动变阻器(302A)图5 F.学生电源(直流9v) 开关、导线等。 (1)实验中所用伏特表应选 ，安培表应选 。 (2)在图5中方框内画出实验电路图，要求安培表外接。 解析：在测量小灯泡IU图线的实验过程中，要求加在小灯泡两端电压应在0v6v内可以连续变化，使图线画得尽量准确。 电压表的选择：A伏特表量程为5v，小于所需的最大电压，不选择。B伏特表的量程大于6v，选择。 安培表的选择：灯的允许最大电流为0.1A.、C、D安培表的量程都能满足需要，C安培表量程比较小，测量时指针偏转角度较大，读数误差较小，应选C。 实验电路图，滑动变阻器在电路中应起分压作用，才能保证灯两端电 压从0v6v连续变化，题目要求安培表外接，电路图如图6所示。 例二.将滑动变阻器作分压器使，如图7所示A、B为分压器的输出端，若把变阻器的滑动能片放在变阻器正中，则（ ） A.空载时输出电压 B.接上负载时，输出电压 C.负载电阻R越大，UAB越接近 D.负载电阻R越小，UAB越接近 解析：负载是指在AB间接上的用电器，R是指用电器的电阻，也称为负载电阻，空载是指AB间不接用电器，负载电阻R为无穷大。负载增大，是指负载电阻R减小。 选项A，空载时PD间电阻R等于CP间电阻R2，根据分压原理UAB=。选项A正确。接上负载时，R与R1并联，阻值为R1根据分压原理UAB选项B正确。R越大，越接近R1，分得电压越接近。C选项也正确，D选项错误。 【课余思考】 1.分析伏特表，安培表内阻对电路的影响。 2.如何选用内接法，外接法测量电阻的阻值。 3.画出滑动变阻器，起限流作用，分压作用时的电路图。 【同步练习】 1.图8是用伏安法测一定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下： (1)双量程直流电流表（量程00.6A 内阻0.125、量程03A,内阻0.025 (2)直流电压表（量程015v，内阻15k） (3)直流电源（电动势20v，内阻可不计） (4)滑动变阻器（阻值范围010） (5)待测电阻Rx（阻值约50） (6)电键一个、导线若干 根据器材规格和实验要求，在实物图上连线（要求闭合电键前变阻器的滑动片应放在正确位置）画出实验电路图答案，实物连接图略，电路图：如图9所示。