伏安法測電阻：電路的選擇與判斷
2009-04-29 00:00:00閆戮非
考試周刊 2009年28期
伏安法測電阻是一種常用的方法，學生必須掌握。在高考電學實驗中，也是經常要考的一個考查點，而學生在解決該問題時，對電路的選擇和判斷往往拿不準。為了解決這一問題，我在此提出以下的方法。
一、電流表的兩種接法
1.電流表內接法（如圖1所示）。
測量值與真實值的關系：
U=U+U，I=I+I。
∴R===R+R，R==R。
∴R＞R。
造成測量誤差的原因是電流表在電路中分壓引起的，因此選擇電流表內接法，要求：RR。
2.電流表外接法（如圖1所示）。
測量值與真實值的關系：
U=U=U，I=I+I。
∴R==，R==。
∴R＜R。
造成誤差的原因是電壓表在電路中分流引起的，因此要求：RR。
二、電流表內外接法的選擇
所謂伏安法測電阻中的內外接法是相對電流表而言的，無論內接還是外接，由于電表內阻的影響，都會給測量帶來影響，合理選擇接法可以減小誤差。
1.若R、R、R的大小大致可估，可用以下三種方法來選擇內外接法。
（1）待測電阻R較大，若滿足RR時，應采用內接法，因為電流表的分壓較小。
（2）當待測電阻R較小，若滿足RR，應采用外接法，因為這時電壓表的分流作用很弱。
以上兩法可概括為：“大內偏大，小外偏小”。
（3）待測電阻R的大小很難斷定且滿足RR或滿足RR時，可采用計算臨界電阻值的方法：R=，若RR，說明R較大，采用內接法，若R＜R，說明R較小，采用外接法。本法也是判斷內外接法的常用方法。
2.若R、R、R的關系事先沒有給定，可用試觸法確定內外接法。
可采用圖2電路進行試觸：只空出電壓表的一個觸頭S，然后將S分別與a、b接觸一下，并觀察電壓表和電流表的示數變化情況：
（1）若電流表示數變化比電壓表示數變化明顯，即＞，說明接a點時電壓表的分流作用引起的誤差大于接b點時電流表分壓引起的誤差，即R的阻值大，應選用電流表內接法。
（2）若電壓表示數變化比電流表示數變化明顯，即＜，說明接b點時電流表分壓作用引起的誤差大于接a點時電壓表分流作用引起的誤差，即R阻值小，應選用電流表外接法。
三、滑動變阻器的兩種接法
1.限流接法（如圖3所示）。
R的電壓范圍為：—U
注意：合上開關前要使滑動變阻器的阻值最大。
2.分壓接法（如圖4所示）。
R的電壓范圍為：0—U
注意：合上開關前，滑片P應滑到a端。
四、滑動變阻器兩種接法的選擇
在題中沒有特別要求，又滿足安全性原則和方便性原則的基礎上可優(yōu)先選用“限流式”，但以下三種情況滑動變阻器必須采用“分壓式”接法：
1.若題中要求所研究對象的電壓從零開始連續(xù)增大時，必須采用“分壓式”。
2.若采用限流電路，電路中的最小電流大于用電器的額定電流或超過電表的量程時，滑動變阻器必須采用“分壓式”接法。
3.當用電器的電阻遠大于滑動變阻器的最大阻值，且實驗要求的電壓變化范圍較大或要求測量多組實驗數據時，必須采用“分壓式”。
明確了上述基本要求之后，看下面的例證：
例題：用伏安法測量一個定值電阻的阻值，備用器材如下：
待測電阻R（阻值約30KΩ）
A.電源（E=16V，r=2Ω）
B.電源（E=3V，r=0.5Ω）
C.電壓表（量程0—15V，內阻50kΩ）
D.電壓表（量程0—3V，內阻10kΩ）
E.電流表（量程0—50uA，內阻500Ω）
F.電流表（量程0—1mA，內阻250Ω）
G.滑動變阻器（電阻0—200Ω）
H.開關及導線若干
（1）從上述器材中選出合適的器材 （用字母表示）。
（2）在方框中畫出實驗電路原理圖。
解析：因待測電阻R的阻值較大，故選大電源，提高電壓和電流的值。
I=mA=0.5mA。
由于E=16V，電壓表選C。
（1）A、C、E、G、H。
（2）實驗電路原理圖（圖5）如下：
RR，選分壓接法；
RR，選內接法。
學生按照以上幾步驟和方法，通過實際操作和相應實驗題的練習，對高中電學實驗的難點基本上都能突破和掌握。
