1、電壓表和電流表 伏安法測電阻【學習目標】1了解小量程電流表(表頭)的原理，知道什么是滿偏電流和滿偏電壓2理解將小量程電流表改裝成大量程電流表和電壓表的原理，并會進行有關(guān)計算3理解伏安法測電阻的原理及內(nèi)接法和外接法的區(qū)別【基礎(chǔ)知識概述】1小量程的電流表G(又稱表頭)(1)主要部分：永久磁鐵和可轉(zhuǎn)動的線圈(2)工作原理：通電后，線圈在磁場力的作用下帶動指針偏轉(zhuǎn)，指針的偏角與通過線圈的電流成正比(3)表頭的三個主要參數(shù)：內(nèi)阻：小量程電流表G的電阻滿偏電流：小量程電流表G指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流滿偏電壓：小量程電流表G通過滿偏電流時，加在它兩端的電壓由歐姆定律可知：說明：一般比較小，若通過電流表的電

2、流大于，電流表很容易燒壞在圖14-7-1中表頭G的兩端加上滿偏電壓時，通過表頭G的電流為滿偏電流，此時指針指在最大刻度處2電流表改裝成電壓表(1)電流表改裝電壓表的原理：將電流表的示數(shù)根據(jù)歐姆定律換算成電壓值，可直接用于測電壓，只是量程很小如果給小量程電流表串聯(lián)一個分壓電阻，就可以用來量度較大的電壓因此電壓表就是一個串聯(lián)了分壓電阻的電流表，如圖14-7-2所示(2)分壓電阻的計算：由串聯(lián)電路的特點解得：電壓擴大量程的倍數(shù)，3把小量程的電流表改裝成大量程的電流表(1)電流表改裝的原理：給小量程電流表并聯(lián)一個分流電阻，就可以用來量度較大的電流，即擴大了電流表的量程，如圖14-7-3所示(2)分流電

3、阻的計算：由并聯(lián)電路的特點解得：電流擴大量程的倍數(shù)，4需要注意的幾個問題(1)選用電流表、電壓表時，應考慮所測電流、電壓的最大值不能超出儀表的量程，以確保不損壞儀器在實驗電路中測量電流、電壓時，電流表、電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度不宜過小，以減少誤差(2)電流表并聯(lián)電阻后，內(nèi)阻很小，串聯(lián)在電路中時，可作短路處理；電流表串聯(lián)電阻后，內(nèi)阻很大，當電壓表并聯(lián)在電路中時，可看成斷路這兩種情況均可看成電表對電路無影響，即把表視為理想的電表(3)當電流表和電壓表不能看成理想的電表時(即表的內(nèi)阻不能忽略時)，電流表看成一個小電阻，其示數(shù)為流過此電阻的電流，電壓表看成一個大電阻，其示數(shù)為此電阻兩端的電壓(4)電流表與

4、電壓表的讀數(shù)為滿刻度的2/3左右時，讀數(shù)較準確5電阻的測量(1)伏安法原理：用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出電阻的阻值R，即伏安法測電阻的兩種電路如圖14-7-4(a)所示，電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)，通常叫“外接法”；如圖14-7-4(b)所示，電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)，通常叫“內(nèi)接法”伏安法測電阻的誤差分析圖14-7-4中，R為待測電阻，因為電流表、電壓表分別有分壓、分流作用，因此兩種方法測量電阻都有誤差a電流表內(nèi)接法電壓表示數(shù)電流表示數(shù)，測量值偏大，適于測量大阻值電阻說明：誤差來源于電流表的分壓，分壓越少，誤差越小所以該電路適

5、合測量大電阻，即b電流表外接法電壓表示數(shù)電流表示數(shù)，測量值偏小，適于測量小阻值電阻說明：誤差來源于電壓表的分流作用，分流越小，誤差越小所以該電路適合測量小電阻，即伏安法測電阻電路選擇a定量判定法若已知待測電阻的大約值，電流表的內(nèi)阻和電壓表的內(nèi)阻，則當時，選用電流表內(nèi)接法當時，選用電流表外接法當時，選用電流表兩種接法都可以b試觸法若不知的大概值，為了選擇正確的電路接法以減少誤差，可將電路如圖14-7-5所示連接，只空出電壓表的一個接頭S，然后將S分別與a、b接觸一下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況若電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用較強，即是一個高值電阻，應選用內(nèi)接法，S應接b測量若電

6、壓表示數(shù)有顯著變化，說明電流表的分壓作用強，即是一個低阻值電阻，應選用外接法，S應接a處測量(2)歐姆表(略)(見實驗十二)【經(jīng)典例題精講】例1 (2000北京朝陽測試)一個電壓表由表頭G與電阻R串聯(lián)而成，如圖14-7-6所示，若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準確值稍小一些，采用下列哪種措施可能加以改進( )A在R上串聯(lián)一個比R小得多的電阻B在R上串聯(lián)一個比R大得多的電阻C在R上并聯(lián)一個比R小得多的電阻D在R上并聯(lián)一個比R大得多的電阻分析：題中明確指出此電壓表的讀數(shù)總比準確值稍小，說明在電壓表兩端所加電壓一定的情況下，電壓表支路中的電流總是偏小校正的方法是適當減小電壓表的內(nèi)阻，而表頭的內(nèi)阻是確

7、定的，所以只有適當減小分壓電阻R在R上串聯(lián)電阻是不行的并聯(lián)一個電阻時，由于并聯(lián)電路的總電阻比任何一個分電阻都小，可見不能并聯(lián)小電阻，否則分壓電阻的改變會很多，誤差會更大，所以選項D正確答案：D例2 (2002上海模擬)有一只量程為1mA的電流表，刻度盤共有50格，若給它并聯(lián)一個的電阻，則可將它改裝成一個量程為1 A的電流表若要把這個量程為1mA的電流表改裝成一個量程為10V的電壓表，應在電流表上串接一個_的電阻將這個電壓表接在某段電路上，指針偏轉(zhuǎn)40格，這段電路兩端的電壓是_V分析：將電流表并聯(lián)一分流電阻，可改裝成一較大量程的電流表，設(shè)量程為I，則得將電流表改裝成電壓表，則需串聯(lián)一分壓電阻設(shè)為

8、R，則，得當電壓表指針偏轉(zhuǎn)40格，即時，表明這段電阻兩端電壓答案：9990 8例3 (2002南京測試)一個電流一電壓兩用表的電路如圖14-7-7所示，小量程電流表G的量程是0.001A，內(nèi)阻是100，兩個電阻的阻值是，問：(1)雙刀雙擲開關(guān)接到哪邊是電流表，接到哪邊是電壓表？(2)電流表、電壓表的量程各是多大？分析：根據(jù)電流表需并聯(lián)一個分流電阻，電壓表需串聯(lián)一個分壓電阻的道理，即可確定開關(guān)位置，算出量程解：(1)開關(guān)接到c、d上是電流表；接到a、b上是電壓表(2)當開關(guān)接到c、d上時，電阻與小量程電流表G并聯(lián)，原電路可簡化如圖14-7-8所示小量程電流表滿偏時，通過電阻的電流為：所以作為電流

9、表時的量程為當開關(guān)接到a、b上時，電阻與小量程電流表G串聯(lián)，原電路可簡化如圖14-7-9所示小量程電流表滿偏時，加在小量程電流表和電阻上的總電壓為：所以作為電壓表時的量程為10V例4 (2000北京西城模擬)一個未知電阻，無法估計其電阻值，某同學用伏安法測量此電阻，用圖14-7-10(a)(b)兩種電路各測一次，用(a)圖所測數(shù)據(jù)為3.0 V，3.0mA，用(b)圖測得的數(shù)據(jù)是2.9V，4.0mA，由此可知，用_圖測得的誤差較小，測量值分析：對比兩次測量中電壓和電流的變化量，電壓的變化量為原電壓的，電流的變化量為原電流的，說明電壓的變化遠小于電流的變化解：比較兩次測量的數(shù)據(jù)，電壓表的變化較小，

10、說明電流表分壓不明顯，即電流表內(nèi)阻所以采用(a)圖測量時誤差較小，且評注：待測電阻的大小是相對的，當，即認為是大電阻，這時電流表與串聯(lián)時分壓很小，故采用內(nèi)接法時誤差較小而當時，即認為是小電阻，這時電壓表與并聯(lián)時分流很小，故采用外接法誤差較小例5 (2002濰坊模擬)用伏安法測電阻時采用圖14-7-ll(a)和(b)兩種線路當用圖(a)測量時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為、；當用圖(b)測量時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為、設(shè)電源的內(nèi)阻不計，求被測電阻R的準確值分析：電源內(nèi)阻不計，表示電源兩端的電壓恒定(恒壓源)，因此由圖(a)中電壓表示數(shù)可得電源電動勢，結(jié)合圖(b)中兩表示數(shù)可算出電流表內(nèi)阻，再由

11、圖(a)即可算出被測電阻R的準確值解：電源電動勢根據(jù)圖(b)中兩表示數(shù)，得電流表的內(nèi)阻：根據(jù)圖(a)中兩表示數(shù)，得被測電阻R與電流表的串聯(lián)總電阻，所以被測電阻評注：審題時注意題中的暗示：電源電動勢等于，電流表、電壓表不是理想電表解題時分析清楚不變量和變量，再根據(jù)不同的電路特點，列方程組計算例6 (1996全國高考)在用伏安法測電阻的實驗中，所用電壓表的內(nèi)阻約為20k，電流表的內(nèi)阻約為10，使用滑動變阻器的總電阻為50選擇能夠減小誤差的電路圖接線進行實驗，讀得的各組數(shù)據(jù)用實心圓點標于坐標圖上，如圖14-7-12所示(1)根據(jù)各點表示的數(shù)據(jù)描出IU圖線，由此求出該電阻的阻值(保留兩位有效數(shù)字)(2

12、)畫出此實驗的電路原理圖分析：(1)舍去不合理的點直線如圖14-7-13，其斜率的倒數(shù)即為被測電阻的阻值在IU圖象中，(2)因為，電流表接成內(nèi)接法，電路原理圖如圖14-7-14說明：描繪IU圖線時要讓盡可能多的點落在直線上，不落在直線上的點均勻分布于直線兩側(cè)，個別偏離直線較遠的點應舍棄不用求時，可直接在直線上選取離原點O遠一些的點，根據(jù)其坐標U、I算出，如取U2.4V，I1.0mA的那一點，可求出，且求解時要注意橫縱坐標的單位(2)，故滿足條件，電流表應采用內(nèi)接法因滑動變阻器的總電阻R50，遠小于待測電阻的阻值，故應采用滑動變阻器分壓式電路(若采用限流式，待測電阻上電流和電壓的變化很不明顯，測

13、量誤差較大)由以上分析，可畫出實驗電路原理圖如14-7-14所示例7 (2002青島測試)用歐姆表測電阻，粗測時用100擋，調(diào)零后進行測量，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度太小為了獲得較為準確的測量值，繼續(xù)測量時的正確做法是_分析：歐姆表測電阻時，指針在刻度中間附近時誤差較小粗測時指針偏轉(zhuǎn)角度太小，說明阻值太大，需提高倍率解：正確做法是將選擇開關(guān)扳到1k擋，重新調(diào)零后測量，讀出示數(shù)乘以倍率，得到較準確的電阻值評注：歐姆表的零刻度在電流滿偏刻度處，指針偏轉(zhuǎn)角度小，即示數(shù)大要使指針指在刻度中間附近，就要減小示數(shù)，則需增大倍率另外，換擋后要重新調(diào)零，示數(shù)要乘以倍率，都是測量電阻的必要步驟【規(guī)律總結(jié)】1測定電阻值有不

14、同的方法，伏安法是比較準確的，但電流表的內(nèi)、外不同接法使電阻的測量帶來誤差2電壓表或電流表在讀數(shù)時，指針擺到最大偏角的附近讀數(shù)較準3電表改裝后，被改裝的電表的表頭內(nèi)阻不會發(fā)生變化，允許流過的最大電流也不會發(fā)生變化【同步達綱練習】1如圖14-7-15所示為一雙量程電壓表的示意圖已知電流表G的量程為0100A，內(nèi)阻為600，則圖中串聯(lián)的分壓電阻，2一個電流表的電阻為0.18，最大量程為10A，刻度盤分為100個刻度現(xiàn)將其最大量程擴大為100A，需_聯(lián)一個_的電阻，此時刻度盤每個刻度表示_A；新的電流表的內(nèi)阻為_3一量程為0.6A的電流表，其刻度盤如圖14-7-16所示，若此電流表的兩端并聯(lián)一電阻，其阻值等于該電流表內(nèi)阻的，使其成為一新的電流表，則圖示的刻度盤上的每一小格表示_4如圖14-7-1