物理伏安法测电阻一额定功率0.01W的电阻,粗侧其阻值为40000欧,从下列器材中选,测其阻值,要求滑动变阻器调节要方便.A电流表0-400微安,内阻150欧 B电流表 0-10毫安 内阻45欧 C电压表0-3伏 内阻 6000欧 D电压表,0-15伏 内阻30000欧 E干电池两节,每节1.5伏 F直流稳压电源 6伏,额定电流3安 G 直流稳压电源24伏,额定电流0.5安 H滑动变阻器0-50欧,1安 I滑动变阻器0-4000欧 0.1安 J电键一只,导线若干ADGH 分压电路,电流表内接 要思路,

问题描述:

物理伏安法测电阻
一额定功率0.01W的电阻,粗侧其阻值为40000欧,从下列器材中选,测其阻值,要求滑动变阻器调节要方便.
A电流表0-400微安,内阻150欧 B电流表 0-10毫安 内阻45欧 C电压表0-3伏 内阻 6000欧 D电压表,0-15伏 内阻30000欧 E干电池两节,每节1.5伏 F直流稳压电源 6伏,额定电流3安 G 直流稳压电源24伏,额定电流0.5安 H滑动变阻器0-50欧,1安 I滑动变阻器0-4000欧 0.1安 J电键一只,导线若干
ADGH 分压电路,电流表内接
要思路,

电源3v 6v明显不足。选G
电源24V 除以电阻 最大电流为600毫安 选电表A
电压表只能15V最大 选D
0-15欧变阻器 为分压接法 经计算不会毁坏电源 越小越好 选H

1.首先额定功率0.01W,粗侧其阻值为40000欧。那么,根据P=U^2/R,可大概得出应加的电压大小20伏,那么就是 G 直流稳压电源24伏,额定电流0.5安。
2.分压还是限流,看看电源和滑动变阻器和粗侧其阻值为40000欧,最大限流阻值4000,太小,不足以限流,用分压法。
3.分压电路,宜用小电阻,减小对电路的影响,故H滑动变阻器0-50欧,1安。
4.20伏的电压大小,应用D电压表,0-15伏 内阻30000欧。
5.I=U/R,则电流大小为15/40000A=3.75*10^(-4)A,为0.375毫安,375微安。故A电流表0-400微安,内阻150欧 。
6.电流表内接还是外接,用比值法。40000/150远大于40000/30000,故电流表影响较小,电流表内接。

思路简单地说如下:
先要确定用什么测试方法,因为要求一定要用变阻器,且待测电阻值远远大于变阻器值,用串联法变阻器基本不起作用。用分压法要优于其它方法。然后再选择器件:
1、电流表:电阻允许通过的最大电流为I^2=P/R=0.01/40000 即I=1/2000=0.5mA=500uA,相比较A和B,用400uA的电表比用10000uA的更合适;电表一般一般在中值附近最精确,故尽量使电流在200uA附近。
2、电压表:要看用多大的电源。电阻允许的最大电压为:U^2=P*R=0.01*40000=400 U=20V 基于电流的选择在200uA左右,故电压应该在8V左右。故选择D-15V的表更精确,因为电压表也将工作在中值附近;也因为电压表内阻与被测电阻相近,电压表分流效果过大,故电流表要内接;
3、电源电压:8V左右的电压就可以满足要求。因为选用分压法,故电压一定要高于8V;故选G
4、变阻器:在不超过电源功率的前提下,采用分压法变阻器的值越小越便于调节。采用50欧的变阻器,功率正好接近电源功率,故选H。

由“I=√(P/R)=√(0.01/40000)=0.0005A=0.5mA”知,选A不选B,因为选B不便于读数。
由“U=√(PR)=√(0.01*40000)=20V”知,选D不选C,因为选C电压表的“量程”不够。
由上面知,电阻两端的电压可加到20V,故为了测量方便,选G,不选E、F。
如果选择“变阻器串联”,那么电路中的电流将很小,给的两个变阻器,都无法使用。
故选择“分压法”。从选定的电源“24V、0.5A”看,选H是合适的,选I变阻器的电流就不够了。

【解析】由于现有器材中有电流表和电压表,故初步确定用伏安法测定此电阻的阻值.又因待测电阻为一大电阻,其估计阻值比现有电压表的内阻大或相近,故应该采用电流表内接法.由于现有滑动变阻器最大阻值比待测电阻小得多,因此,若用滑动变阻器调节待测电阻的电流和电压,只能采用分压接法,(否则变阻器不能实现灵敏调节).为了确定各仪表、元件的量程和规格,首先对待测电阻的额定电压和电流作出估算:最大电流为Im= A=5×10-4 A=500μA;最大电压Um=20 V.由于实验中的电流和电压可以小于而不能超过待测电阻的额定电流和额定电压,现有两个电流表内阻相近,由内阻所引起的系统误差相近,而量程0~1000 μA接入电路时,只能在指针半偏转以下读数,引起的偶然误差较大,故选用量程为0~400 μΑ的电流表.这样选用电流表后,待测电阻上的最大实际电压约为3×10-4×40×103 V=12 V,故应选用量程为15 V的电压表,由于在如图所示的电路中,要实现变阻器在较大范围内灵敏调节,电源电压应比待测电阻的最大实际电压高,故电源应选输出电压为24 V一种(其额定电流也远大于电路中的最大实际电流,故可用).
关于变阻器的选择,由于采用分压接法,全部电源电压加在变阻器上.若是把0~50 Ω的变阻器接入电路,通过它的最小电流(对应于待测电路断开)约为24/50 A=0.5 A,远大于其额定其额定电流.而I滑动变阻器0-4000欧 0.1安,远小于其其额定电流.故应选H滑动变阻器0-50欧,1安的变阻器.
【总结】本题处理过程相对复杂,但只要按照“仪器选择-测量电路选择-控制电路选择”这样的顺序逐个突破,将复杂的过程逐一分解,遵循前面所提出的各种选择方法,题目也就迎刃而解了,因此说,基础知识是关键,复杂题目只是基础知识的合成.