“伏安法”測(cè)量電阻的電路分析及方法選擇

李鋒

【摘 要】伏安法測(cè)量電阻，是歐姆定律變換式的具體應(yīng)用，是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)之一，通常有“外接法”和“內(nèi)接法”兩種連接方式。由于使用的電源電壓、滑動(dòng)變阻器、電壓表和電流表量程的不同，以及被測(cè)電阻數(shù)值的不同，對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)而采用不同的連接方式，實(shí)驗(yàn)誤差有著明顯的區(qū)別。在教學(xué)中，我們要根據(jù)實(shí)際情況，認(rèn)真設(shè)計(jì)電路，合理選用方法，使實(shí)驗(yàn)取得良好的效果。

【關(guān)鍵詞】伏安法 原因分析 內(nèi)接法 外接法 電路選擇

電流表的內(nèi)外接法是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重難點(diǎn)，是測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)電路的重點(diǎn)考查的知識(shí)點(diǎn)。在考試大綱中是Ⅱ級(jí)要求，縱觀近三年全國(guó)各省高考試題每年都在這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上進(jìn)行了考察，由此可見該知識(shí)的重要性。學(xué)生怎樣才能在高考中迅速做出正確的選擇呢？

筆者認(rèn)為必須做到以下幾點(diǎn)：

一、掌握并會(huì)分析誤差產(chǎn)生的原因

在初中階段由于學(xué)生的認(rèn)知水平有限，在使用電流表和電壓表時(shí)沒有讓學(xué)生考慮它們的內(nèi)阻，認(rèn)為它們的內(nèi)阻為零和無窮大。但在高中階段，由于對(duì)實(shí)驗(yàn)要求更高，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的思想觀，就必須要從實(shí)際出發(fā)，必須考慮電流表和電壓表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

大家都知道，電流表是和待測(cè)電阻是串聯(lián)關(guān)系，由串聯(lián)電路可知，串聯(lián)分壓，即電流表會(huì)分去一部電壓；電壓表與待測(cè)電阻并聯(lián)如圖，由并聯(lián)電路可知，并聯(lián)分流，從而使待測(cè)電阻的電流和電壓不準(zhǔn)確。

二、兩種電路存在誤差的分析

1. 電流表內(nèi)接法

如圖1所示的電路叫電流表的內(nèi)接法，由于電流表內(nèi)阻的影響，流過待測(cè)電阻Rx的電流為IX，Rx兩端的電壓為UX；由串并聯(lián)電路可知IX=IA、UV=UI+UX即UX

2.電流表外接法

如圖2所示的電路叫電流表的外接法，由于電壓表與待測(cè)電阻Rx并聯(lián)，需要分的一部分電流，即電流表上的分流為待測(cè)電阻上的電流和流過電壓表上的電流之和，所以有IA=Ix+IV，因此Rx 測(cè)量值小于Rx 的真實(shí)值。由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知，電流與電阻成反比，電阻越大所分電流就越小，因此要想使用電流表的外接法來測(cè)電阻并且減小誤差，那就必須滿足RV>>RX。

三、兩種電路的選擇

從上面的分析中我們可以看出，無論哪種電流都不能避免誤差。但是只要我們?cè)跍y(cè)量時(shí)滿足它們各自的條件是可以減小誤差的，在實(shí)驗(yàn)中我們常用以下方法來選擇：

1. 比較法

（1）若Rx較大，滿足Rx>>RA時(shí)，應(yīng)采用內(nèi)接法，因?yàn)檫@時(shí)電流表的分壓作用很微弱。

（2） 若Rx較小，滿足Rx<

2.比值法

當(dāng)Rx的大小很難判定是滿足RX>>RA還是滿足RX<

時(shí)，選擇外接法，若<時(shí)，選擇內(nèi)接法，若

時(shí)，兩種方法均可采用。

3. 試觸法

在RA、RV均不知的情況下可以采用試觸法來選擇電路，具體做法如下：接通電路，觀察先后兩次試觸時(shí)兩電表的示數(shù)變化情況，如果兩次電流表示數(shù)的變化比電壓表示數(shù)的變化明顯，說明電壓表分流作用明顯要用內(nèi)接法；如果兩次電壓表示數(shù)的變化比電流表示數(shù)的變化明顯，即說明電流表分壓作用明顯需用外接法。

4. 經(jīng)驗(yàn)法

電流表內(nèi)外接法在高考試驗(yàn)考察中也是一個(gè)熱點(diǎn)，但大部分學(xué)生都丟分了，究其原因，就是在電表內(nèi)外接法上出現(xiàn)了問題。他們對(duì)比較法和比例法沒能理解，比較的結(jié)果也常記不住，使用時(shí)也常常是張冠李戴，所以在高三復(fù)習(xí)時(shí)，我給學(xué)生這樣講：抓住Rx，它的大小是選擇內(nèi)外接法的表尺，因?yàn)椴还苁悄姆N接法，都是用Rx阻值和電流表和電壓表的內(nèi)阻進(jìn)行比較，當(dāng)Rx較小時(shí)如只有幾十歐時(shí)那肯定電流表就會(huì)分壓所以要采用電流表外接法；當(dāng)Rx較大時(shí)如幾百歐～上千歐時(shí)，那肯定電壓表就會(huì)分流所以要采用電流表內(nèi)接法。如果沒有具體大小時(shí)，如測(cè)的是燈泡、電池內(nèi)阻或電阻絲的電阻時(shí)，由于這些物體的電阻一般都較小就采用電流表外接法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐向榮. 高中物理實(shí)驗(yàn)探究——電路的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010（06）.

[2]白萬倉. 伏安法測(cè)電阻電路設(shè)計(jì)的一般程序[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2009（01）.

[3]徐艷陽. 電阻測(cè)量4法[J]. 第二課堂（高中版），2007（07）.

【摘 要】伏安法測(cè)量電阻，是歐姆定律變換式的具體應(yīng)用，是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)之一，通常有“外接法”和“內(nèi)接法”兩種連接方式。由于使用的電源電壓、滑動(dòng)變阻器、電壓表和電流表量程的不同，以及被測(cè)電阻數(shù)值的不同，對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)而采用不同的連接方式，實(shí)驗(yàn)誤差有著明顯的區(qū)別。在教學(xué)中，我們要根據(jù)實(shí)際情況，認(rèn)真設(shè)計(jì)電路，合理選用方法，使實(shí)驗(yàn)取得良好的效果。

【關(guān)鍵詞】伏安法 原因分析 內(nèi)接法 外接法 電路選擇

電流表的內(nèi)外接法是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重難點(diǎn)，是測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)電路的重點(diǎn)考查的知識(shí)點(diǎn)。在考試大綱中是Ⅱ級(jí)要求，縱觀近三年全國(guó)各省高考試題每年都在這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上進(jìn)行了考察，由此可見該知識(shí)的重要性。學(xué)生怎樣才能在高考中迅速做出正確的選擇呢？

筆者認(rèn)為必須做到以下幾點(diǎn)：

一、掌握并會(huì)分析誤差產(chǎn)生的原因

在初中階段由于學(xué)生的認(rèn)知水平有限，在使用電流表和電壓表時(shí)沒有讓學(xué)生考慮它們的內(nèi)阻，認(rèn)為它們的內(nèi)阻為零和無窮大。但在高中階段，由于對(duì)實(shí)驗(yàn)要求更高，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的思想觀，就必須要從實(shí)際出發(fā)，必須考慮電流表和電壓表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

大家都知道，電流表是和待測(cè)電阻是串聯(lián)關(guān)系，由串聯(lián)電路可知，串聯(lián)分壓，即電流表會(huì)分去一部電壓；電壓表與待測(cè)電阻并聯(lián)如圖，由并聯(lián)電路可知，并聯(lián)分流，從而使待測(cè)電阻的電流和電壓不準(zhǔn)確。

二、兩種電路存在誤差的分析

1. 電流表內(nèi)接法

如圖1所示的電路叫電流表的內(nèi)接法，由于電流表內(nèi)阻的影響，流過待測(cè)電阻Rx的電流為IX，Rx兩端的電壓為UX；由串并聯(lián)電路可知IX=IA、UV=UI+UX即UX

2.電流表外接法

如圖2所示的電路叫電流表的外接法，由于電壓表與待測(cè)電阻Rx并聯(lián)，需要分的一部分電流，即電流表上的分流為待測(cè)電阻上的電流和流過電壓表上的電流之和，所以有IA=Ix+IV，因此Rx 測(cè)量值小于Rx 的真實(shí)值。由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知，電流與電阻成反比，電阻越大所分電流就越小，因此要想使用電流表的外接法來測(cè)電阻并且減小誤差，那就必須滿足RV>>RX。

三、兩種電路的選擇

從上面的分析中我們可以看出，無論哪種電流都不能避免誤差。但是只要我們?cè)跍y(cè)量時(shí)滿足它們各自的條件是可以減小誤差的，在實(shí)驗(yàn)中我們常用以下方法來選擇：

1. 比較法

（1）若Rx較大，滿足Rx>>RA時(shí)，應(yīng)采用內(nèi)接法，因?yàn)檫@時(shí)電流表的分壓作用很微弱。

（2） 若Rx較小，滿足Rx<

2.比值法

當(dāng)Rx的大小很難判定是滿足RX>>RA還是滿足RX<

時(shí)，選擇外接法，若<時(shí)，選擇內(nèi)接法，若

時(shí)，兩種方法均可采用。

3. 試觸法

在RA、RV均不知的情況下可以采用試觸法來選擇電路，具體做法如下：接通電路，觀察先后兩次試觸時(shí)兩電表的示數(shù)變化情況，如果兩次電流表示數(shù)的變化比電壓表示數(shù)的變化明顯，說明電壓表分流作用明顯要用內(nèi)接法；如果兩次電壓表示數(shù)的變化比電流表示數(shù)的變化明顯，即說明電流表分壓作用明顯需用外接法。

4. 經(jīng)驗(yàn)法

電流表內(nèi)外接法在高考試驗(yàn)考察中也是一個(gè)熱點(diǎn)，但大部分學(xué)生都丟分了，究其原因，就是在電表內(nèi)外接法上出現(xiàn)了問題。他們對(duì)比較法和比例法沒能理解，比較的結(jié)果也常記不住，使用時(shí)也常常是張冠李戴，所以在高三復(fù)習(xí)時(shí)，我給學(xué)生這樣講：抓住Rx，它的大小是選擇內(nèi)外接法的表尺，因?yàn)椴还苁悄姆N接法，都是用Rx阻值和電流表和電壓表的內(nèi)阻進(jìn)行比較，當(dāng)Rx較小時(shí)如只有幾十歐時(shí)那肯定電流表就會(huì)分壓所以要采用電流表外接法；當(dāng)Rx較大時(shí)如幾百歐～上千歐時(shí)，那肯定電壓表就會(huì)分流所以要采用電流表內(nèi)接法。如果沒有具體大小時(shí)，如測(cè)的是燈泡、電池內(nèi)阻或電阻絲的電阻時(shí)，由于這些物體的電阻一般都較小就采用電流表外接法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐向榮. 高中物理實(shí)驗(yàn)探究——電路的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010（06）.

[2]白萬倉. 伏安法測(cè)電阻電路設(shè)計(jì)的一般程序[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2009（01）.

[3]徐艷陽. 電阻測(cè)量4法[J]. 第二課堂（高中版），2007（07）.

【摘 要】伏安法測(cè)量電阻，是歐姆定律變換式的具體應(yīng)用，是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)之一，通常有“外接法”和“內(nèi)接法”兩種連接方式。由于使用的電源電壓、滑動(dòng)變阻器、電壓表和電流表量程的不同，以及被測(cè)電阻數(shù)值的不同，對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)而采用不同的連接方式，實(shí)驗(yàn)誤差有著明顯的區(qū)別。在教學(xué)中，我們要根據(jù)實(shí)際情況，認(rèn)真設(shè)計(jì)電路，合理選用方法，使實(shí)驗(yàn)取得良好的效果。

【關(guān)鍵詞】伏安法 原因分析 內(nèi)接法 外接法 電路選擇

電流表的內(nèi)外接法是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重難點(diǎn)，是測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)電路的重點(diǎn)考查的知識(shí)點(diǎn)。在考試大綱中是Ⅱ級(jí)要求，縱觀近三年全國(guó)各省高考試題每年都在這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上進(jìn)行了考察，由此可見該知識(shí)的重要性。學(xué)生怎樣才能在高考中迅速做出正確的選擇呢？

筆者認(rèn)為必須做到以下幾點(diǎn)：

一、掌握并會(huì)分析誤差產(chǎn)生的原因

在初中階段由于學(xué)生的認(rèn)知水平有限，在使用電流表和電壓表時(shí)沒有讓學(xué)生考慮它們的內(nèi)阻，認(rèn)為它們的內(nèi)阻為零和無窮大。但在高中階段，由于對(duì)實(shí)驗(yàn)要求更高，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的思想觀，就必須要從實(shí)際出發(fā)，必須考慮電流表和電壓表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

大家都知道，電流表是和待測(cè)電阻是串聯(lián)關(guān)系，由串聯(lián)電路可知，串聯(lián)分壓，即電流表會(huì)分去一部電壓；電壓表與待測(cè)電阻并聯(lián)如圖，由并聯(lián)電路可知，并聯(lián)分流，從而使待測(cè)電阻的電流和電壓不準(zhǔn)確。

二、兩種電路存在誤差的分析

1. 電流表內(nèi)接法

如圖1所示的電路叫電流表的內(nèi)接法，由于電流表內(nèi)阻的影響，流過待測(cè)電阻Rx的電流為IX，Rx兩端的電壓為UX；由串并聯(lián)電路可知IX=IA、UV=UI+UX即UX

2.電流表外接法

如圖2所示的電路叫電流表的外接法，由于電壓表與待測(cè)電阻Rx并聯(lián)，需要分的一部分電流，即電流表上的分流為待測(cè)電阻上的電流和流過電壓表上的電流之和，所以有IA=Ix+IV，因此Rx 測(cè)量值小于Rx 的真實(shí)值。由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知，電流與電阻成反比，電阻越大所分電流就越小，因此要想使用電流表的外接法來測(cè)電阻并且減小誤差，那就必須滿足RV>>RX。

三、兩種電路的選擇

從上面的分析中我們可以看出，無論哪種電流都不能避免誤差。但是只要我們?cè)跍y(cè)量時(shí)滿足它們各自的條件是可以減小誤差的，在實(shí)驗(yàn)中我們常用以下方法來選擇：

1. 比較法

（1）若Rx較大，滿足Rx>>RA時(shí)，應(yīng)采用內(nèi)接法，因?yàn)檫@時(shí)電流表的分壓作用很微弱。

（2） 若Rx較小，滿足Rx<

2.比值法

當(dāng)Rx的大小很難判定是滿足RX>>RA還是滿足RX<

時(shí)，選擇外接法，若<時(shí)，選擇內(nèi)接法，若

時(shí)，兩種方法均可采用。

3. 試觸法

在RA、RV均不知的情況下可以采用試觸法來選擇電路，具體做法如下：接通電路，觀察先后兩次試觸時(shí)兩電表的示數(shù)變化情況，如果兩次電流表示數(shù)的變化比電壓表示數(shù)的變化明顯，說明電壓表分流作用明顯要用內(nèi)接法；如果兩次電壓表示數(shù)的變化比電流表示數(shù)的變化明顯，即說明電流表分壓作用明顯需用外接法。

4. 經(jīng)驗(yàn)法

電流表內(nèi)外接法在高考試驗(yàn)考察中也是一個(gè)熱點(diǎn)，但大部分學(xué)生都丟分了，究其原因，就是在電表內(nèi)外接法上出現(xiàn)了問題。他們對(duì)比較法和比例法沒能理解，比較的結(jié)果也常記不住，使用時(shí)也常常是張冠李戴，所以在高三復(fù)習(xí)時(shí)，我給學(xué)生這樣講：抓住Rx，它的大小是選擇內(nèi)外接法的表尺，因?yàn)椴还苁悄姆N接法，都是用Rx阻值和電流表和電壓表的內(nèi)阻進(jìn)行比較，當(dāng)Rx較小時(shí)如只有幾十歐時(shí)那肯定電流表就會(huì)分壓所以要采用電流表外接法；當(dāng)Rx較大時(shí)如幾百歐～上千歐時(shí)，那肯定電壓表就會(huì)分流所以要采用電流表內(nèi)接法。如果沒有具體大小時(shí)，如測(cè)的是燈泡、電池內(nèi)阻或電阻絲的電阻時(shí)，由于這些物體的電阻一般都較小就采用電流表外接法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐向榮. 高中物理實(shí)驗(yàn)探究——電路的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010（06）.

[2]白萬倉. 伏安法測(cè)電阻電路設(shè)計(jì)的一般程序[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2009（01）.

[3]徐艷陽. 電阻測(cè)量4法[J]. 第二課堂（高中版），2007（07）.