原创《伏安法在电学实验中基本应用和变式分析》：这是一篇与电学实验论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：电学实验是高考必考内容,常以“伏安法”作为切入点进行考查,关于“伏安法”的电路选择和设计是学生学习的一大难点.本文由浅入深剖析“伏安法”在电学实验中的基本应用,并进行变式分析,使学生掌握“伏安法”的应用.
关键词：“伏安法”；基本应用；变式分析；研究对象
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）2-0060-4
电压表和电流表是电学实验中最常用的两个测量电表.电压表有两种量程：0～3 V和0～15 V量程,电流表有两种量程：0～0.6 A和0～3 A量程.本文结合“伏安法”测电阻和“伏安法”测电源的电动势及内阻这两个实验,展开“伏安法”在电学实验中的应用研究,通过讨论加强对“伏安法”的进一步理解.
1 基本应用1：“伏安法”测电阻
1.1 关于测量电路的连接问题
“伏安法”测电阻的电学研究对象是电阻Rx,测量原理是电阻的定义式其测量电路可有以下两种接法：图1称之为电流表“内接法”, 图2称之为电流表“外接法”.
以上两种接法均存在着系统误差,在实际测量过程中又该怎样选择呢?
①一般原则是：大电阻用“内接法”,小电阻用“外接法”,即“大内小外”.
②有时不太好把握电阻的大小可以用计算法来判断：
③有时不知未知电阻Rx的大小,可用实验试探法：
按图3接好电路,让电压表的接线柱P先后和a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表“外接法”（电流表分压比电压表分流明显）；如果电流表的示数有较大变化,而电压表的示数变化不大,即则可采用电流表“内接法”（电压表分流比电流表分压明显）.
1.2 关于控制电路的选择问题
滑动变阻器是电学实验中最常见的控制电路元件,在电路中主要有两种接法：“限流式”接法和“分压式”接法.
图4所示的控制电路是滑动变阻器“限流式”接法,此时滑动变阻器实际上只接了“一上一下” 两根线.当滑动变阻器从右向左滑动时,连入电路部分的电阻变小,导致干路电流变大,从而控制待测电阻的电流和电压.
图5所示的控制电路是滑动变阻器“分压式”接法,此时滑动变阻器实际上连接了“一上两下” 三根线.当滑动变阻器从左向右滑动时,滑动变阻器的左半部分电阻分担的电压变大,从而控制待测电阻的电流和电压.
选择控制电路的一般原则是：若变阻器阻值较小,一般设计为“分压式”；若变阻器阻值较大,一般设计为“限流式”；两种电路均可使用的情况下,应优先采用“限流式”接法,因为“限流式”接法电路简单、耗能低.但下面3种情形必须设计为“分压式”接法：
①待测电阻的电压变化大,且要求从零开始连续调节（如描绘伏安特性曲线）；
②待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值,若限流,限不住（小牛拉大车）；
③若选用“限流式”接法,电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流（实验安全需要）.
1.3 进一步说明
“伏安法”测电阻首先解决“安培表内接”还是“安培表外接”,再结合实际测量电路的需要选择合适的控制电路（“限流式”还是“分压式”）.对于线性元件可构建U-I关系,再结合图像解决待测电阻的阻值,对于非线性元件可构建I-U关系（伏安特性曲线）来判断电阻的变化规律.电阻的测量除“伏安法”外,还有其他方法,比如“安安法”“伏伏法”“等效替代法”“半偏法测电流表内阻”.不管是什么方法,都可认为是“伏安法”的变形.
1.3.1 变式分析1：“伏安法”测电阻率
根据电阻定律Rx等于ρ可知,只要测量出金属丝的长度l和直径d,计算出横截面积S,再用“伏安法”测出电阻Rx,将测得的Rx、l、d值代入公式计算出电阻率,故“伏安法”测电阻率（或测金属丝的长度l）的实质还是“伏安法”测电阻.
1.3.2 变式分析2：“伏安法”描绘伏安特性曲线
小灯泡灯丝的电阻率会随着温度的升高而变大,因此小灯泡的电阻也会随着温度的升高而变大.由于小灯泡的电阻较小故测量电路应选择“安培表外接”,为了得到更大范围的实验数据以及满足电压从零开始变化,故控制电路应选择“分压式”电路,小灯泡的伏安特性曲线如图6所示.
二极管是一种半导体元件,电路符号为,其特点是具有单向导电性,即电流从正极流入时电阻比较小,而从负极流入时电阻比较大.描绘二极管正向伏安特性曲线时应采取“安培表外接”及“分压式”电路,描绘二极管负向伏安特性曲线时应采取“安培表内接”及“分压式”电路.二极管的伏安特性曲线如图7所示.
2 基本应用2：“伏安法”测电源的电动势和内阻
电动势和内阻是电源的两个重要参数,由电源的自身属性决定,“伏安法”是测电源的电动势和内阻的基本方法.
由闭合电路欧姆定律可得U等于E-Ir,路端电压U随着干路电流I线性变化,要想测量电源的电动势和内阻理论上至少需要两组数据,故可采用图8的电路图完成实验.
图8称为“安培表支路接法”,此时电压表测量的是电源的路端电压U,但安培表测量的不是干路电流I,而是支路电流（电压表不是理想电表必然要分流）,这也是系统误差的来源.由于电压表分流IV,使电流表所测的电流I测小于电源的输出电流I真,即：I真等于I测+IV,而IV等于,U越大,IV越大；U越小,IV越小.在图9中,测量线为AB,真实线应为A"B,可以看出E测 图10称为“安培表干路接法”,此时安培表测量的是干路电流I,但电压表测量的不是电源的路端电压U（电流表不是理想电表必然要分压）,这也是系统误差的来源.由于电流表的分压作用,有U真等于U测+UA,即U真等于U测+IRA,这样在U-I图线上对应每个I,应加上一修正值△U等于IRA,由于RA很小,所以在I很小时,△U趋于零,I增大,△U增大.如图11所示,可以看出,E测等于E真,r测>r真 . 电学实验论文参考资料： 结论：伏安法在电学实验中基本应用和变式分析为关于电学实验方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关物理电学实验盒论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
