连接线必须是平滑曲线，不能绘制为折线。 4.误差分析（1）。 测量电路存在系统误差。 没有考虑电压表的分流，导致测量的I值比真实值大； (2)绘制IU线时由于绘制不准确而导致的意外错误。 错误。 5.知识延伸AＵＵＲＵAIＩＲARＲＵＵＲVV（1）内接法：如图所示，待测电阻的测量值：显然，所以我测量ＲxＵＵＩＲxＵＲ（2）外接法：如图所示，被测电阻的测量值待测： 显然有： 那么此时，，，系统的相对误差被忽略，所以外部法适合测量低阻值电阻。 （3）测试接触方式选择内部或外部连接方式：具体方法是将电路中电表的连接方式改变如图所示，将电压表的一个端子接触到M、N两点分别观察电压表和电流表。 如果电流表变化较大，说明电压表内阻对电路影响较大，应采用内接法； 如果电压表变化较大，说明电流表内阻对电路影响较大，应采用外接法。 滑动变阻器的限流连接方法和分压连接方法： 电路负载上的电压调节范围 负载上的电流调节范围 触电前闭合开关之前位置相同条件下消耗的总功率 分压器的比较电路，调节范围大。 分压电路的调整范围主要是为了保护负载电路。 限流电路能耗小。 滑动变阻器的两种电路连接都可以控制和调节负载的电流和电压，但在相同条件下调节效果不同。 实际应用应根据具体情况适当选择限流连接方式和分压连接方式。
(1)一般情况下(满足安全条件)，由于限流电路消耗能量较少，电路结构简单，应优先考虑。 (2)下列情况必须采用分压连接方式。 ①要从零开始连续调节电路某一部分的电压或电流，只有分压法才能满足。 ②如果实验中提供的仪表量程或其他元件允许的最大电流很小，如果采用限流连接方法，无论如何调整，电路中的实际电流（或电压）都会超过仪表范围或元件允许的最大电流（或电压），为了保护仪表或其他元件，必须采用分压方法。 ③在伏安电阻测量实验中，当滑动变阻器的阻值远小于被测电阻时，如果采用限流连接方法，则被测电阻上的电流（或电压）变化很小，这不利于对多次测量进行平均。 数值或图像处理数据不会保护电器，因此应采用分压方法。 [示例 1] 为了制造传感器，研究小组需要选择电气元件。 图为某电器元件的伏安特性曲线。 有学生对此提出质疑。 首先需要进一步验证伏安特性曲线。 实验室拥有以下设备： 设备（代号）规格 电流表（A1） 电流表（A2） 电压表（V1） 电压表（V2） 滑动变阻器（R1） 滑动变阻器（R2） 直流电源（E） 开关（S） 电线若干量程 0~50mA，内阻约 50 量程 0~200mA，内阻约 10 量程 0~3V，内阻约 10k，量程 0~15V，内阻约 25k，阻值范围为0~15，最大允许电流1A，电阻范围0~1k，最大允许电流100mA，输出电压6V，不含内阻 ①为提高实验结果的准确性，应配备电流表使用; 应使用电压表； 应使用滑动变阻器。
（填写上面的设备代号） ②为达到上述目的，请在虚线框中画出正确的实验电路原理图，并注明所用设备的代号名称。 ③如果发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本一致，请解释一下这条伏安特性曲线与小电珠伏安特性曲线的异同？ 相似之处：，差异：。 分析：①图中电流为0~0.14A，电流表选择A2； 电源电压为6V，但图像中只需要在0~3V之间调整电压即可。 为了测量准确，电压表选用V1； 由于需要绘制图像，要求电压从0~3V，所以滑动变阻器只能采用分压器连接方式。 为了很好地调节电压，滑动变阻器应使用阻值较小的R1。 ②该元件约为几十Ω，电压表的分流效应可以忽略，故采用电流表外接法； 实验数据的收集需要从头开始，因此滑动变阻器采用分压方式。 ③从图像的形状和斜率变化趋势中寻找异同。 亮点都是“非线性”的。 连接图像上某一点和原点的直线的斜率是电阻的倒数。 二、电压表和电流表 1、电流表原理及主要参数 电流表G是根据通电线圈受磁场中磁矩偏转的原理制成的，偏转角度θ与电流强度I成正比，即 θ = kI，因此表格的比例尺是统一的。 电流表的主要参数有：表头内阻Rg：即电流表线圈的电阻； 全偏置电流Ig：即指针达到全偏置时允许通过电流表的最大电流值； 全偏压U：即指针全偏时，加在表头两端的电压，故Ug=IgRg2，半偏法测量电流表内阻Rg：闭合S1，调节调节R的阻值，使电流达到电流表指针满刻度，然后闭合开关S2，调节R′阻值（R不能再改变），使电流表指针恰好偏转到满刻度的一半，即可可以认为Rg=R′。
条件：当R远大于R′时。 3.电压表的改造（1）原理：它很小，不能直接改变刻度来测量电压。 需要串联一个如图所示的分压电阻。 (2)分压电阻的计算： 由串联电路的特点可知：由于电压扩大了表头量程的倍数：所以注：同一表头修改为非量程电压表串联，指针偏转角度相同。 4、电流表的改造 (1)原理：体积很小，不能直接改变刻度来测量电流。 需要并联一个如图所示的分流电阻。 (2)分流电阻的计算：从并联电路的特点来看：因为电流增大了电表量程的倍数：所以注意：同一电表改装成不同量程的电流表并联，指针偏转角度是相同的。 3、测量电源的电动势和电阻？ 1、实验原理基于闭路欧姆定律。 方法是： (1)如图A所示，改变变阻器的阻值，从电流表和电压表上读取几组U和电压。 I 的值可以通过以下方式获得： (2)为了减少误差，至少应测量六组U、I值，且变化范围要大一些。 然后在UI图上画点，由图的垂直截距和斜率求出E，如图B所示。 2.实验步骤（1）适当选择实验设备，并按图连接实验设备，使开关处于断开状态，滑动变阻器的滑动触头滑动到阻值最大的一端。 (2)闭合开关S，接通电路，记录此时电压表和电流表的读数。 (3)将滑动变阻器的滑动触头从一端移至另一端至某一位置，记录此时电压表、电流表的指示。
(4)继续将滑动变阻器的滑动触头移动到其他几个不同的位置，记录每个位置对应的电压表和电流表的读数。 (5) 关闭开关S，拆下电路。 (6) 在方格纸上，以 U 为纵轴，I 为横轴，绘制 UI 图像，并利用该图像求出 E 和 r。 3、实验误差分析（1）意外误差：主要来源于电压表、电流表的读数以及制作UI图像时画点不准确。 (2)系统误差：系统误差来源于电压表未测量的分流，将电流表的指示近似视为主电路电流。 事实上，电流表指示略小于主电路电流。 如果实验得到的数据产生图中实线(a)所示的图像，那么考虑到电压表的分流后，得到的UI图像应该是图中虚线(b)所示的图像。 可以看出，根据如图所示的实验电路测量了电源的电动势和电源的内阻。 注：①当外电路短路时，电流表的指示（即主电路电流的测量值）等于主电路电流的真实值，因此图中（a）和（b）两行该图在短路电流处相交。 ②当电路端电压（即电压表示数）为 时，由于电流表示数小于主电路电流，因此（a）和（b）两图之间出现如图所示的差异。 4、注意事项（1）电流表应靠近变阻器，即电压表直接测量电源的电路端电压。 (2)选择内阻较大的电压表。 (3)应选择合适的两表测量量程，使测量时偏转角度较大，以减少读数的相对误差。 （4）测试尽可能多的U、I数据（一般不少于6组），数据变化的幅度要大一些。
（5）制作UI图像时，让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点均匀分布在直线两侧。 5.数据处理方法（1）本实验中，为了减少实验误差，一般采用图像法对实验数据进行处理，即根据每次测量的U、I值，绘制一个UI制作图像，得到的图形为 延长线与U轴的交点就是电动势E，图形的斜率就是电源的内阻r，即。 (2) 需要注意的是，当电池内阻较小时，U的变化较小，图像中描出的点如图(A)所示。 下面的大面积不能用，描出的点不是图形误差大。 为此，纵轴不能从零开始，如图（B）所示，可以放大纵轴的刻度，使结果误差更小。 此时，图形与纵轴的交点仍然代表电源的电动势，但图形与横轴的交点不再代表短路状态。 要计算内阻，需要在直线上选择两个相距较远的点，用它们的坐标计算斜率的绝对值，即内阻r。 6、实验仪器的选择本实验的系统误差来源于电压表未测量的分流器。 为了减少这个误差，需要减少电压表的分流器。 有两种方法可以减少电压表的分流。 一是选择阻值量程较小的滑动变阻器，二是在满足量程要求的情况下选择内阻较大的电压表。 由于选用阻值范围较小的滑动变阻器，因此电路中的电流较大。 因此，滑动变阻器的额定电流需要较大。 综上所述，本实验滑动变阻器的选择原则是：阻值范围小、额定电流大； 电压表的选用原则是：在满足量程要求的情况下，选择内阻较大的电压表； 电流表的选择需要根据电源电动势和所选用的滑动变阻器来确定。
【例2】某同学通过查找资料，自己制作了一个电池。 学生想测量电池的电动势E和内阻，但他只借了一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，用作标准电阻）和一个电流表（量程=0.6A，内部电阻）来自实验室。 电阻）和一些电线。 ① 请根据测量电动势E内阻的要求，设计图4中器件的连接方法，并画线连接。 ②打开开关，逐一改变电阻盒的电阻值，读取对应的电流表指示I，记录电阻盒的电阻值，对应的电流表指示如图5所示。进行实验时数据。 首先计算各个电流值I的倒数； 然后制作R坐标图，如图6所示。图中已标注了与测量相对应的几个坐标点。 将实验数据与图5进行对比。图6中也标出了相应的坐标点。 ③将画出的坐标点练习成图6上的曲线。 ④根据图6所示的图形，该电池的电动势E=V可以获得。 内阻分析：根据闭合电路的欧姆定律，测量电源的电动势和内阻需要获得电源的端电压和通过电源的电流。 ，本实验中没有电压表，但可以使用电阻箱和电流表串联，充当电压表来测量电源的电路端电压。 通过电流表的电流也是通过电源的电流，因此只需将电流表和电阻箱串联到电源即可。 只是两端。 物理图的连接如图4所示。根据闭路欧姆定律：E=I(R+r+rg)，解为：，根据R-1/I图，可得可见电源的电动势等于曲线图的斜率，内阻为纵轴负方向的截距。 距离减去电流表的内阻。
答：①见图4 ②见图6 ③见图6 ④1.5（1.46~1.54）； 0.3（0.25~0.35） 四、万用表的使用： 欧姆表的改装： （1）主要部件：表头、可调电阻、电源、红黑表笔等。电路如图所示。 (2)原理：根据闭路欧姆定律：当 , 时， , , 不与 , 成正比。 (3)表盘特点：①零刻度线在最右端，从右向左读取； ②鳞片不均匀，前稀疏后密。 中值电阻附近的误差很小。 注：因为欧姆表示当数字为零时：，当中值为：时，则。 （4）使用方法：①一是机械调零； ②然后进行欧姆调零，即将两表笔直接短接，调整使指针指向欧姆刻度盘最右端的零刻度； ③ 连接被测电阻，读取刻度指示。 , ，其中是齿轮倍数。 如果指针向右，则需要减小倍率，选择较小的档位； 如果指针向左，则需要放大倍数，选择较大的档位。 ④每次换档时，需将其归零。 【例3】学生用万用表测量二极管的反向电阻。 完成以下测量步骤： (1) 检查万用表机械零点。 (2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拉至合适量程进行电阻测量。 (3) 将红、黑表笔调至欧姆零位。 (4)测量反向电阻时，将表笔连接到二极管的正极，将表笔连接到二极管的负极，读取电表值。 （5）为了获得准确的测量结果，仪表指针应尽量指向刻度盘（填写“左”、“右”或“中”）； 否则，如果可能，应重新选择范围并重复步骤。 （3）、（4）。
(6) 测量完成后，将选择开关拉至 位置。 【典型实例分析】 【例1】某同学想要更准确地测量阻值约为20Ω的电阻Rx的阻值。 ①下列替代设备中，应选择电流表，应选择电压表，应选择变阻器。 （仅填写设备对应的字母代码） 电源 E（电动势 3V，内阻可忽略） 电流表 A1（量程 50mA，内阻约 12Ω） 电流表 A2（量程 3A，内阻约 0.12Ω）电压表 V1（量程 3 V，内阻约 3 kΩ） 电压表 V2（量程 15 V，内阻约 15 kΩ） 滑动变阻器 R1（0 至 10 Ω，最大允许电流 2.0 A） 滑动变阻器 R2（0 至 1000 Ω，最大允许电流 电流 0.5A) 定值电阻 R (30Ω，最大允许电流 1.0A) 开关及若干导线 ② 请在方框内画出实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大）尽可能，所选设备使用相应的符号标记）。 ③若某一次测量中，电压表读数为U，电流表读数为I，则被测电阻阻值的计算表达式为Rx=。 【分析】测量电阻器的阻值一般采用伏安法。 电压表显然应该选择量程为3V的V1，根据欧姆定律很容易找到电路中的最大电流，这显然超出了电流表A1的50mA量程，但是电流表A2的量程也太小了。较大，因此可将定值电阻R（30Ω）与待测电阻Rx串联。 此时，可用电流表A1测量电路中的最大电流。
由于要求直接测量量的变化范围尽可能大，因此只能采用分压电路，滑动变阻器采用阻值较小的R1。 最后确定电流表的解决方案：由于此时电路的电阻已达到临界，应采用电流表的外接方法。 得到实验电路图如图所示。 当电压表读数为U，电流表读数为I时高中物理电学教案，则计算出被测电阻的阻值表达式。 【例2】从下表中选择合适的实验设备，设计一个电路，用于测量电流表A1的内阻r1，如下图所示。 该方法要求简单，具有尽可能高的精度，并且能够测量多组数据。 设备（代号） 规格 电流表（A1）量程为 10mA，待测内阻 r1（约 40Ω） 电流表（A2）量程为 500μA，内阻 r2 = 750Ω 电压表（V）量程为10V，内阻r3=10kΩ电阻（R1）阻值约为100Ω，采用滑动变阻器（R2）作为保护电阻。 总电阻约为50Ω。 电池（E）电动势为1.5V，内阻很小。 电钥匙（S） 几根导线 【分析】测量电流表A1的内阻，按常规思路是应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端。 不过，根据本题提供的仪器，我们首先可以确认，本实验中不可能使用电压表，因为电源的电动势只有1.5V，而电压表的量程为10V，即最多小于全部偏差的 1/6。 其读数误差太大，因此本实验只能使用两个电流表。 两个电流表可以串联也可以并联，但是问题中电流表A2的内阻r2已知，所以两个电流表并联。 根据并联规则I1r1=I2r2，可求出电流表A1的内阻r1=。
电流表两端施加的电压最大值为Um=Imr2=0.375V，而滑动变阻器的最大电阻仅为50Ω。 如果滑动变阻器连接限流器，就会超出电流表的量程而将其烧坏。 如果滑动变阻器只连接分压器，则滑动变阻器的可调范围很小，只有总长度的1/4，因此测量次数相对较少。 因此，主电路应接定值电阻R1进行限流。 电路图如图所示。 【例3】现有设备：量程10.0mA、内阻约30-40的电流表，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关K，和几根电线。 这些设备需要测量干电池的电动势（电动势约为1.5V）。 (1) 按要求连接实物图上的线路。 (2) 用已知量和直接测量量表示的待测电动势的表达式为E=。 式中各直接测量量的含义为：。 【分析】根据所提供的设备，选择一个固定值，将电阻、电流表、干电池、开关串联成电路，利用欧姆定律建立测量方程组。 但本题中，电流表量程为10.0mA，干电池的电动势约为1.5V。 若将定值电阻R1接在电流表、干电池上，并切换成串联电路，则环路总电阻约为180Ω，环路电流约为1.5V/180=8.3mA，若将定值电阻R2接电流表、干电池，切换成串联电路，则环路总电阻约为130Ω，环路电流约为1.5V/130=11.5mA，显然，电流超出了电流表的量程。
考虑到实验的可行性，此时可以串联定值电阻R2和R1，因此有以下答案： （1）连接图：左图中仅使用R1与电路连接; 右图中，R1和R2串联在电路中。 （连接如图） (2) 假设I1为外接电阻为R1时的电流，I2为外接电阻为R1和R2串联时的电流，则RAR滑动 GRAR滑动G [例4】某同学在实验室测量干电池的电动势和内阻，实验室有如下设备： A. 待测干电池 B. 电流表 G（0~3mA，内阻 r1= 20Ω） C. 电流表 A（0~0.6A，内阻 r2=0.20） D. 滑动变阻器 A（最大阻值 10Ω） E. 滑动变阻器 B（最大阻值 100Ω） F. 定值电阻 R1=100ΩG． 定值电阻R2=500ΩH． 定值电阻R3=1.5kΩ开关及接线。 由于没有电压表，他设计了如图所示的电路来完成实验所需的测量。 ① 为了测量方便、更准确，应选用滑动变阻器，并选用定值电阻。 （定值电阻前填序号） ②若某一次测量中，电流表G的指示为I1，电流表A的指示为I2； 改变滑动变阻器的位置后，电流表G的指示为I1'，电流表A的指示为I1'。 示值为I2′。 可以看出，测得该电源的内阻值为r=，测得的电动势值为E=。 【分析】测量干电池的电动势和内阻，一般需要电流表和电压表。 由于题中没有电压表，需要将电流表G修改为电压表，修改后的电压表量程要达到1.5V，那么总电阻为，所以定值电阻应使用编号为G的电阻，应选择阻值较小的滑动变阻器D； ② 两次测量过程中，通过电源的电流为两表头电流之和。 根据整个电路的欧姆定律，求解可得，。 [例5] 小灯泡 灯丝的电阻会随着温度的升高而增大。 为了研究这种现象高中物理电学教案，学生使用实验来获取以下数据（i和u分别代表小灯泡上的电流和电压）：（1）在左下方盒子中绘制实验电路图。 可用的设备是：电压表，电流表，滑动电线变电器（变化范围0-10Ω），电源，小灯泡，电钥匙和几根电线。 （2）在右侧图片中绘制小灯泡的UI曲线。 （3）特定电池的电动力为1.5V，内部电阻为2.0Ω。 如果此问题中的灯泡连接到电池的两端，那么小灯泡的实际功率是什么？ [分析]（1）为了使小灯泡的UI曲线，必须使用电压划分方法； 而且，由于小灯泡的电阻相对较小，因此使用了外部仪表方法。 实验电路图如下图所示。 （2）首先使用小灯泡的UI，使用点绘图方法绘制曲线的每个点，然后使用平滑曲线将其连接到下面的图片。
（3）绘制图并发现小灯泡的工作电流为0.35 A，工作电压为0.80伏，因此小灯泡的实际功率为0.28瓦。 [示例6]在“确定金属的电阻率”的实验中，在测量金属线直径时使用千分尺的尺度位置如图所示。 使用仪表标尺测量金属线L = 0的长度。 810 m。 金属线的电阻约为4Ω。 首先，使用伏安法测量金属线的电阻，然后根据电阻定律计算金属材料的电阻率。 （1）读取以mm为单位的金属线的直径。 （2）当使用伏安法测量金属线的电阻时，除了测量电阻线外，还有以下可选的实验设备：A。DC电源：电动力：电动力约为4.5 V，内部电阻很小。 ; B. A1：范围0〜0.6 A，内部电阻0.125Ω; C. A2：范围0〜3。 0 a，内部电阻0。025Ω; D.电压表V：范围0〜3 V，内部电阻3kΩ; E.滑动 R1：最大电阻10Ω; F.滑动 R2：最大电阻50Ω; G.开关，电线等。在可以选择的设备中，应选择电流表，并应选择滑动的挡板。 （3）根据所选设备，如图所示，在框中绘制实验电路图。 （4）如果根据伏安法测量的电阻电线的电阻为Rx =4.1Ω，则该金属材料的电阻率为ω·m。 （保留两个重要的数字）[分析]（1）从螺旋测量中，微型计算机的主尺度读取0.5 mm，然后量表读出，因此金属线的直径为0.522mm。 （2）电路中的最大电流显然超过了0.6 A范围的 A1，但是 A2的范围太大，因此应将A1用作电流表。 由于滑动阻尼斯特R1的最大电阻为10Ω，它比正在测试的电阻线的电阻大，因此可以易于调节，因此可以使用电流限制电路。
由于此时电路的关键电阻，因此电流表采用了外部解决方案方法。 （3）实验电路如图所示。 （4）使用电阻定律，然后使用1.1×10-6Ω·m。 [示例7]当测量具有内部电阻的实验中干电池的电动力时，可用以下设备：A。要测试的干电池（电动力约为1.5V，内部电阻小于1.0Ω）b 。 〜200Ω，l a）F。固定值电阻R0（990Ω）g．区域开关和电线（1）同学发现，尽管上述设备中没有电压表，但提供了两个，但他设计了两个（A A ）（A ）和（b）如图所示。
