串联、并联电路电阻的测量电压表和电流表.ppt

2串联 并联电路电阻的测量电压表和电流表 第七章 恒定电流 1 电表的改装与读数 2008 天津 一毫安表头满偏电流为9 90mA 内阻约为300 要求将此毫安表头改装成量程为1A的电流表 其电路原理如图7 2 6所示 图中 是量程为2A的标准电流表 R0为电阻箱 R为滑动变阻器 S为开关 E为电源 图7 2 6 1 完善下列实验步骤 将虚线框内的实物图按电路原理图连线 将滑动变阻器的滑动头调至端 填 a 或 b 电阻箱R0的阻值调至零 合上开关 调节滑动变阻器的滑动头 增大回路中的电流 使标准电流表读数为1A 调节电阻箱R0的阻值 使毫安表指针接近满偏 此时标准电流表的读数会 填 增大 减小 或 不变 多次重复步骤 直至标准电流表的读数为 同时毫安表指针满偏 2 回答下列问题 在完成全部实验步骤后 电阻箱使用阻值的读数为3 1 由此可知毫安表头的内阻为 用改装成的电流表测量某一电路中的电流 电流表指针半偏 此时流过电阻箱的电流为A 对于按照以上步骤改装后的电流表 写出一个可能影响它的准确程度的因素 1 将滑动变阻器的滑动头调至b点是为了保护毫安表 在调节电阻箱时 由于接入回路的电阻增加 故电流表电流会减小 为了能成功改装为1A的量程的电流表 需要通过调节滑动变阻器使标准电流表示数回到1A 2 电阻箱的电阻读数为3 1 此时毫安表满偏 电阻箱上的电流为1000mA 9 9mA 990 1mA 根据并联电阻值与电流值成反比 可计算毫安表的内阻为310 若毫安表半偏 电阻箱的电流也减半为 本实验可能因电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化 导致标准电流表的示数无法精准显示1A 还有电表本身读数上的误差 以及电表指针偏转本身不是随电流均匀偏转等都可能影响改装后的电流表的准确程度 答案 1 如图 b 减小 1A 2 310 0 495 0 494 0 496均可 例如 电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化 标准表和毫安表头的读数误差 电表指针偏转和实际电流的大小不成正比等等 点评 小量程的电流表测量范围较小 直接串联在电路中有可能烧坏电流表 因此需要并联一个分流电阻 就可以测量较大的电流 即扩大了电流表的量程 2009 上海 如图7 2 7所示电路中 R1 12 R2 6 滑动变阻器R3上标有 20 2A 字样 理想电压表的量程有0 3V和0 15V两挡 理想电流表的量程有0 0 6A和0 3A两挡 闭合电键S 将滑片P从最左端向右移动到某位置时 电压表 电流表示数分别为2 5V和0 3A 图7 2 7 继续向右移动滑片P到另一位置 电压表指针指在满偏的1 3 电流表指针指在满偏的1 4 则此时电流表示数为A 该电源的电动势为V 由于题意当 继续向右移动滑片P到另一位置 电压表示数一定大于2 5V 电流表示数一定小于0 3A 再结合电压表指针指在满偏的 电流表指针指在满偏的 可知电压表量程为0 15V 电流表量程0 0 6A 因此滑片滑到下一位置时电流表的示数为I 0 6A 0 15A 电压表示数为5V 再由串并联电路规律及闭合电路欧姆定律 I2 0 6A E 0 3 I2 r 2 5 0 3 12 0 15 12 I2 6 E 0 15 I2 r 5 0 15 12 解得E 7 5V 2 伏安法测电阻两种接法的选择用伏安法测电阻 可采用图7 2 8所示的甲 乙两种接法 如所用电压表内阻为5000 电流表内阻为0 5 图7 2 8 1 当测量100 左右的电阻时 宜采用电路 2 现采用乙电路测量某电阻的阻值时 两电表的读数分别为10V 0 5A 则此电阻的测量值为 真实值为 1 与Rx RV和Rx RA两个条件相比 显然待测电阻更符合Rx RA 这说明因电流表的分压造成的误差要比因电压表的分流造成的误差小 所以选甲图 2 电压表中的电流Rx中电流IR I测 IV 0 5 0 002 A 0 498A所以 点评 由于所用电压表和电流表都不是理想电表 即电压表的内阻并非趋近无穷大 电流表也存在内阻 因此实验测量出的电阻值与真实值不同 存在误差 为了减小测量过程中的系统误差 通常伏安法测电阻的电路有两个基本连接方法 内接法和外接法 测一个阻值约为25k 的电阻 备有下列器材 A 电流表 量程100 A 内阻2k B 电流表 量程500 A 内阻300 C 电压表 量程10V 内阻100k D 电压表 量程50V 内阻500k E 直流电源 电动势15V 允许最大电流1A F 滑动变阻器 最大电阻1k 额定功率1W G 导线若干 1 电流表应选 电压表应选 2 画出测量Rx的电路图 1 电压表D的量程远大于电源电动势 在测量时电压表的实际读数也达不到量程的1 3 所以选择D不恰当 应选电压表C 通过待测电阻的最大电流 电流表应选择B 因所以电流表选择内接法 Rx的阻值远大于滑动变阻器的阻值 采用分压接法便于调节 2 电路图如图所示 3 滑动变阻器两种接法的选择用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验 备有器材规格如下 A 待测电阻Rx 约100 B 直流毫安表 量程0 10mA 内阻50 C 直流电压表 量程0 3V 内阻5k D 直流电源 输出电压4V 允许最大电流1A E 滑动变阻器 阻值范围0 15 允许最大电流1A F 电键 导线若干 根据器材的规格和实验要求 画出正确电路图 1 用伏安法测电阻 首先要判明电流表应该内接还是外接 由题目所给器材规格来看 显然不是满足RA Rx条件 而是满足RV Rx条件 所以应采用外接法 2 滑动变阻器若使用如图甲所示电路 当滑动触头P处于最左端 滑动变阻器为最大值时 由题设条件流过电流表的电流 图甲 超过电流表的量程 因此变阻器应分压而非限流 正确的连接图如图乙所示 画图的关键是 毫安表需外接 变阻器接成分压电路 实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压电阻为零的位置 图乙 点评 限流法和分压法是针对滑动变阻器来说的 限流法只能对被测电阻的电流进行调节 分压法可使被测电阻的电压从0连续变化到所要求的值 以下几种情况只能用分压法 1 当题中要求被测电阻所测电压必须从0连续变化到所要求值 2 当使用限流法 滑动变阻器最大阻值接入电路时 电路的电流仍大于仪表所要求的电流或大于题中所要求的值 3 当使用限流法 滑动变阻器最大阻值接入电路时 被测电阻的电压仍大于所要求的电压值 4 滑动变阻器的最大电阻值远远小于被测电阻的估计值 其余视情况而定 但最好用限流法 因为分压法 电流产热大 消耗能量多 电流表A1的量程为200 A 内电阻约为500 现要测其内阻 除若干开关 导线之外还有器材如下 电流表A2 与A1规格相同 滑动变阻器R1 阻值0 20 电阻箱 阻值0 9999 保护电阻R3 3k 电源 电动势E约1 5V 内电阻r约2 1 如图7 2 9所示 某同学设计了部分测量电路 在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中 使实验可以完成 2 电路完整后 依你所选方案写出测量电流表A1内电阻的实验步骤 图7 2 9 1 完成电路如图 由分析可知变阻器应使用分压式接法 2 测量电流表A1内电阻的实验步骤 将变阻器R1的滑动端移到左端 闭合开关S1 S2 S 调节变阻器 电阻箱 使两电流表指针有较大的偏转 记录电流表A1的示数I1 电流表A2的示数I2 电阻箱的示数R2 设r为电流表A1的内电阻 计算如下 4 直流含容电路的分析如图7 2 10示的电路中 电容C1 4 7 10 3F C2 9 4 10 3F 电阻R1 5k R2 1k 电源电动势E 6V 内阻不计 最初电键S1 S2断开 电容器不带电 图7 2 10 1 先闭合电键S1 稳定后电容器C1右板带什么电 C2左板带什么电 求两电荷量的大小关系 2 再闭合电键S2 求通过电流表等效电流的方向和在此过程中通过电流表的电荷量 1 先闭合电键S1 电容器C1右板带正电 C2左板带负电 两电荷量的大小相等 2 再闭合电键S2C1两极板间的电势差C1右板带正电Q1 C1UC1 2 35 10 2CC2两极板间的电势差C2左板带负电Q2 C2UC2 9 4 10 3C通过电流表等效电流的方向向上 此过程中通过电流表的电荷量q Q1 Q2 1 41 10 2C 点评 含容电路问题是一类非常典型的直流电路问题 它不仅涉及直流电路的一般计算 同时还涉及运动学 动力学 乃至动量与能量问题 综合性强 难度大 如图7 2 11所示 电源的电动势E 12V 内阻不计 电阻R1 R2 R3 4 R4 12 电容器的电容C 10 F 其中有一带电微粒恰好处于静止状态 若在工作的过程中 电阻R2突然发生断路 电流表可看做理想电表 求 1 带电微粒加速度的大小和方向 2 从电阻R2断路到电路稳定的过程中 流经电流表的电量 图7 2 11 1 R2断路前 由于R1 R2 R2两端电压为由于R3 R4 1 3 R4两端电压为电容器电压为UC 3V 电量QC CUC 3 10 10 6C 3 10 5C 上板带负电 带电微粒静止R2断路 电路稳定后 电容器两端电压 电容器带电量为QC CUC 3 10 5C 上板带正电 带电微粒的加速度方向竖直向下 2 从电阻R2断路到电路稳定的过程中 流经电流表的电量qA QC QC 6 10 5C 例5 某电压表的内阻在20 50k 之间 现要测量其内阻 实验室可提供下列选择器材 待测电压表 量程3V 电流表A1 量程200 A 电流表A2 量程5mA 电流表A3 量程0 6A 滑动变阻器R 最大值1k 电源E 电动势4V 电键S 导线 1 所提供的电流表中 应选用 填字母代号 2 为了尽量减小误差 要求多测几组数据 试在方框图7 2 12中画出符合要求的实验电路图 其中电源和电键已连好 易错题1 在如图7 2 13所示电路中 R1 390 R2 230 电源内电阻r 50 当K合在1时 电压表的读数为80V 当K合在2时 电压表的读数为U1 72V 电流表的读数为I1 0 18A 求 电源的电动势 错解1 因为外电路开路时 电源的路端电压等于电源的电动势 所以E U断 80V 错解分析 上述解答有一个错误的 替代假设 电路中的电流表 电压表都是理想的电表 事实上 问题并非如此简单 如果进一步分析K合在2时的情况就会发现矛盾 I1R1 0 18A 390 70 2V这就表明 电路中的电流表和电压表并非理想的电表 点评 有些题目的已知条件隐藏得很深 仅从文字的表面是看不出来的 只好通过试算的方法判断 判断无误再继续进行解题 易错题2 变阻器的总电阻RAB 30 电源电动势E 12V 内阻很小可不计 现有一个标有 6V 1 8W 的灯泡采用如图7 2 14所示的分压电路 要使灯泡正常发光 则应将变阻器的滑动触头P调整到使PB间的电阻R等于 A 8 B 10 C 15 D 20 图7 2 14 错解 选项C正确 错解分析 误认为AB两端的电压为12V 要使6V的灯泡正常发光 滑动变阻器的滑动触头应在AB的正中央 即使RPB 15 点评 当滑动触头P在AB的中央时 电路的阻值实际上是灯泡电阻与RPB并联后再与RPA串联 因为并联电路的电阻小于任一支路的电阻 所以RPB上电压将小于未并联灯泡时的电压 未考虑灯泡的电阻并联在电路上对整个电路的影响是造成错解的原因