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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。
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