“伏安法”测量电阻的电路分析及方法选择

【摘 要】伏安法测量电阻，是欧姆定律变换式的具体应用，是高中电学实验的重点之一，通常有“外接法”和“内接法”两种连接方式。由于使用的电源电压、滑动变阻器、电压表和电流表量程的不同，以及被测电阻数值的不同，对于同一个实验而采用不同的连接方式，实验误差有着明显的区别。在教学中，我们要根据实际情况，认真设计电路，合理选用方法，使实验取得良好的效果。

【关键词】伏安法 原因分析 内接法 外接法 电路选择

电流表的内外接法是高中电学实验中的一个重难点，是测电阻实验电路的重点考查的知识点。在考试大纲中是Ⅱ级要求，纵观近三年全国各省高考试题每年都在这个知识点上进行了考察，由此可见该知识的重要性。学生怎样才能在高考中迅速做出正确的选择呢？

笔者认为必须做到以下几点：

一、掌握并会分析误差产生的原因

在初中阶段由于学生的认知水平有限，在使用电流表和电压表时没有让学生考虑它们的内阻，认为它们的内阻为零和无穷大。但在高中阶段，由于对实验要求更高，培养学生严谨、科学的思想观，就必须要从实际出发，必须考虑电流表和电压表内阻对实验结果的影响。

大家都知道，电流表是和待测电阻是串联关系，由串联电路可知，串联分压，即电流表会分去一部电压；电压表与待测电阻并联如图，由并联电路可知，并联分流，从而使待测电阻的电流和电压不准确。

二、两种电路存在误差的分析

1. 电流表内接法

如图1所示的电路叫电流表的内接法，由于电流表内阻的影响，流过待测电阻Rx的电流为IX，Rx两端的电压为UX；由串并联电路可知IX=IA、UV=UI+UX即UX

2.电流表外接法

如图2所示的电路叫电流表的外接法，由于电压表与待测电阻Rx并联，需要分的一部分电流，即电流表上的分流为待测电阻上的电流和流过电压表上的电流之和，所以有IA=Ix+IV，因此Rx 测量值小于Rx 的真实值。由并联电路特点可知，电流与电阻成反比，电阻越大所分电流就越小，因此要想使用电流表的外接法来测电阻并且减小误差，那就必须满足RV>>RX。

三、两种电路的选择

从上面的分析中我们可以看出，无论哪种电流都不能避免误差。但是只要我们在测量时满足它们各自的条件是可以减小误差的，在实验中我们常用以下方法来选择：

1. 比较法

（1）若Rx较大，满足Rx>>RA时，应采用内接法，因为这时电流表的分压作用很微弱。

（2） 若Rx较小，满足Rx

2.比值法

当Rx的大小很难判定是满足RX>>RA还是满足RX

时，选择外接法，若

时，两种方法均可采用。

3. 试触法

在RA、RV均不知的情况下可以采用试触法来选择电路，具体做法如下：接通电路，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况，如果两次电流表示数的变化比电压表示数的变化明显，说明电压表分流作用明显要用内接法；如果两次电压表示数的变化比电流表示数的变化明显，即说明电流表分压作用明显需用外接法。

4. 经验法

电流表内外接法在高考试验考察中也是一个热点，但大部分学生都丢分了，究其原因，就是在电表内外接法上出现了问题。他们对比较法和比例法没能理解，比较的结果也常记不住，使用时也常常是张冠李戴，所以在高三复习时，我给学生这样讲：抓住Rx，它的大小是选择内外接法的表尺，因为不管是哪种接法，都是用Rx阻值和电流表和电压表的内阻进行比较，当Rx较小时如只有几十欧时那肯定电流表就会分压所以要采用电流表外接法；当Rx较大时如几百欧～上千欧时，那肯定电压表就会分流所以要采用电流表内接法。如果没有具体大小时，如测的是灯泡、电池内阻或电阻丝的电阻时，由于这些物体的电阻一般都较小就采用电流表外接法。

【参考文献】

[1]徐向荣. 高中物理实验探究――电路的设计[J].中国现代教育装备，2010（06）.

[2]白万仓. 伏安法测电阻电路设计的一般程序[J].实验教学与仪器，2009（01）.

[3]徐艳阳. 电阻测量4法[J]. 第二课堂（高中版），2007（07）.