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例析测电阻实验

在初中物理电学实验中,测量导体的电阻是重要的实验之一,也是重要的考查实验之一。常见的电阻测量方案有三种,下面就这三个方案列举三例,以帮助同学们学习。

一、伏安法测电阻

用伏安法测电阻是最基本的测量方法,其原理是根据 R= U/ I,也就是用电流表测出通过待测电阻的电流 I,用电压表测出待测电阻两端的电压 U,再根据公式 R= U/ I即可求出待测电阻的值。请看下面示例:

11是某实验小组在“用伏安法测小灯泡电阻”实验中的实物连接图,请你完成下列几个问题。

1)该图有三处明显的错误,请你帮助指出来:

①__________________;②___________________;③____________________。

2)请你根据实验要求画出正确的实验原理图。

3)若实验错误更正后,某次实验数据如图 2,则待测小灯泡两端电压的电压为______ V;通过的电流是_____ A;电阻大约是______Ω。

解析( 1)对于电路连接的常见的错误主可从电表的量程选择、电表的“+”“—”接线柱接反,以及变阻器的连接等三方面考虑。如图所示的连接错误有:

①电压表量程过大(电源电压只有 3 V,不会超过 3 V);②电流表的接线柱“+”“—”接反;③变阻器的连接错误(同时接下面两个接线柱,应是一上一下连接);

2)实验原理图如图 3所示;

3)由如图所示的刻度盘得: U= 2.5 VI= 0.3 A;则 R= U/ I= 2.5 V /0.3 A= 8.3Ω。

二、单表测电阻

在测电阻的实验考查中除了基本的伏安法测量外,还经常出现单表(单个电压表或单个电流表)的特殊测量。由于这类题型能考查学生综合运用知识的能力与解决实际问题的能力,尽管是传统的题型但也常常出现在各种考试中。

1.单个电压表测电阻

2小明在用伏安法测电阻的实验中,一不小心弄坏了电流表,小明于是问老师索要电流表以便完成实验。但老师只给小明一个已知阻值的电阻 R并叫他想办法完成实验。请你帮小明画出实验电路图,并写出所要测量的物理量及计算所测电阻的表达式。

解析这类题型由于缺少电流表,无法直接测量电流,因而要利用已知电阻 R和串联电路电流相等的特性求出电流。

( 1)电路图如图 4所示;( 2)需要测的物理量: R两端电压 U 1R X两端电压 U 2;( 3)计算 R X的表达式: R X=( U 2/ U 1R

2.单个电流表测电阻

3如果只给你一个电流表,一个已知阻值大小的定值电阻 R(或已知最大阻值为 R0的滑动变阻器)、一个电源、一个开关、导线若干,请你用这些器材测出一个未知电阻 R x的大小。

( 1)画出实验的电路图;

( 2)请你简要写出实验的步骤:___________________________________________________________________________________(要求用字母表示你所测出的物理量);

( 3)请你写出计算 R x的大小的最终表达式: R x=___________。

解析此类题与上面的刚好相反,没有电压表,不直接测电压,因而要利用已知电阻 R和并联电路电压相等的特性求出电压。

1)电路图如 5图所示;( 2)实验步骤: A.按电路图连接实物; B.闭合开关 S,用电流表分别测量 RRx中的电流 I 1I 2C.整理器材。需要测的物理量:通过 R电流 I 1;通过 R X的电流 I 2;( 3)计算 R X的表达式: R x= I 1 R/ I 2

趁热打铁做练习:

1.在图 6所示中,在不知道电源电压的情况下,能够利用已知电阻 R0测出未知电阻 R x阻值的电路图是______(选填“甲”、“乙”、“丙”中的一个).

2.2012•深圳)用伏安法测量某电阻 R X的阻值.

1)如图 7示,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数增大,则导线的 M端应与滑动变阻器的____________接线柱连接(填“ B”或“ C”或“ D”).

2)图 8是根据实验数据画出的 U-I关系图.由图可知: R X两端电压变化时,它的阻值 (填“变化”或“不变化”),导致这种现象的原因是____________;

3)如图 8,当电压为 1.8 V时, RX的阻值为________Ω.

1. 乙解析:甲图当开关闭合时, R0R x并联,电流表测量 R x支路的电流,但不能直接或间接测量出 R x两端的电压,所以不能求出 Rx电阻;乙图当开关闭合时, R0R x串联,电压表 U 1测量定值电阻 R0两端的电压,根据 I= U/ R求出通过定值电阻的电流.根据串联电路电流处处相等,通过 R x电流等于通过定值电阻电流 I x= I0.电压表 U 2测量 R x两端的电压 U x,根据 Rx= U x/ I x求出电阻;丙图当开关闭合时, R0R x并联,电压表测量电源的电压,电流表测测量 R0支路的电流;但不能直接或间接测量出 R x支路的电流,所以不能求出 R x电阻.

2. 1C;( 2)变化;电阻大小与温度有关;( 33.解析:( 1)导线的 M端应与滑动变阻器的 C接线柱连接,当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,电流表的示数增大;( 2)由图 8可知,通过 RX的电流与两端的电压不成正比,所以灯泡的电阻是变化的;原因是电阻两端电压增大时,对应的电流增大,电阻的温度升高,电阻阻值增大,即电阻大小与温度有关;( 3)由图 8可知,当 U x= 1.8 V时, I x= 0.6 AR x= U x/ I x= 1.8 V /0.6 A= 3Ω.