十种测电阻方法归纳
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(一)伏安法测电阻滾
伏安法测电阻是初中物理中一个重要的实验,本实验可以利用电压表和电流表分别测出
未知电阻
R x的电压、电流,再用欧姆定律的变形公式求出R x的阻值。由于电压表也叫伏
特表,电流表也叫安培表,所以这种用电压表、电流表测电阻的方法叫“伏安法”。
2.电路图:(见图1)
3?器材:小灯泡(2.5V)、电流表、电压表、开关、电池阻(3V)、定值电阻(10Q)、滑动变阻器、导线。
4.注意点:
i连接电路时,开关应断开,滑动变阻器应调到最大阻值处。
ii滑动变阻器的作用:
(1)保护电路;
(2)改变小灯泡两端的电压和通过的电流。
iii本实验中多次测量的目的是:测出小灯泡在不同情况(亮度)下的电阻。
5.实验步骤:
(1)根据电路图把实验器材摆好。
(2)按电路图连接电路。
卜种测电阻方法归纳
1 ?原理:由欧姆定律二推出
(在连接电路中应注意的事项:
①在连接电路时,开关应断开。②注意电压表和电流表
量程的选择,“ +
”、“ - ”接线柱。③滑动变阻器采用“一上一下”接法,闭合开关前,滑 片应位于阻值最大处。)
(3)检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片(注意事项:移动要慢),分别
使灯泡暗红(灯泡两端电压 IV )、微弱发光(灯泡两端电压 1.5V )、正常发光(灯泡两端
电压2.5V ),测出对应的电压值和电流值,填入下面的表格中。
实验次数 灯泡亮度 电压U/V
电流I/A
电阻R/ Q
1 灯丝暗红 1
2 微弱发光 1.5
3
正常发光
2.5
的温度升高。
(4)算出灯丝在不同亮度时的电阻。 6 .分析与论证:
展示的几组实验表格,对实验数据进行分析发现:灯泡的电阻不是定值,是变化的。 是什么原因使灯丝的电阻发生变化的呢?是电压与电流吗?
难点突破:(我们对比一个实验如图 2:用电压表、电流表测定值电阻的阻值
R )
发现:R 是定值,不随电压、电流的变化而变化。
通过论证,表明灯丝的电阻发生改变的原因不在于电压与电流,那是什么原因造成的 呢?我们在前面学过,影响电阻大小的因素有哪些?(材料、长度、横截面积和温度。)
那是什么因素影响了灯丝的电阻呢?(是温度。)温度越高,灯丝电阻越大。这个实验 再一次验证了这一点。
方法一:如果只用一只电压表,用图 3所示的电路可以测出未知Rx 的阻值。 具体的作法是先用电压表测出R
x 两端的电压为U X ;再用这只电压表测出定值电阻R 0
两端的电压为U o 。根据测得的电压值U x 、U 0和定值电阻的阻值R 0,可计算出Rx 的值为:
用这种方法测电阻时一只电压表要连接两次。
(二)测电阻的几种特殊方法
1?只用电压表,不用电流表
V *
R 厂丄
的阻值R o ,可计算出Rx 的值:
'
需要测量两次电压,所以也叫 “伏伏法”;根据所给器材有电压表和一个已
0,所以又叫“伏阻法”。
2 ?只用电流表,不用电压表 圈
方法一:如果只用一只电流表, 用图6所示的电路可以测出未知Rx 的阻值。 先后用电
流表测出通过R o 和Rx 的电流分别为I o 、I X ,根据测得的电流值I o 、I x 和定值电阻的
一\ -- ]一{ AJ —
Rx 二: —(
)~fXl —
R9
方法二:用图7所示的实验电路也可以测出未知Rx 的阻值。先闭合开关S
1,读出电
流表的示数为丨1,再断开S 1闭合S 2,读出这时电流表的示数为 丨2。根据测得的电流值 丨1、 12和定值电阻的阻值R o 。
根据分流公式可计算出Rx 的值:
--
-■Si
r
2
3
B
图4
方法二:如果只用一个电压表, 并且要求只能连接一次电路, 出未知Rx 的阻值。
具体的作法是先闭合S 1,读出电压表的示数为U 1,再同时闭合S 压表的示数为U
2。根据测得的电压值
U 1、U 2和定值电阻的阻值R
1
和S 2,读出这时电
。
X 丄
根据分压公式可计算出Rx 的值:
-」>
方法三:如果只用一个电压表, 并且要求只能连接一次电路, 出未知Rx 的阻值。 具体的作法是先把滑动变阻器的滑片
P 调至B 端,闭合开关,
滑动变阻器的滑片 P 调至A 端,记下电压表示数U 2。根据测得的电压值U
用图 5所示的电路可以测 记下电压表示数U
1
;把
1
、U 2和定值电阻
以上方法, 知阻值的电阻R 阻值R o ,根据分流公式可计算出Rx 的值为
4所示的电路可以测 用图
V *
方法三:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图8所示的电路也可以测出未知R x的阻值。
具体的作法:是先闭合开关S,读出电流表的示数为I 1,再同时闭合S、S2,读出这时电流表的示数为I2。根据测得的电流值I 1、12和定值电阻的阻值R 0。
计算过程如下:设电源电压为U,当只闭合S时,根据欧姆定律的变形公式U=I ( R x+R ),可得U= I i (R x+R o)①;当再同时闭合S、S>,R o被短路,这时有:U= I 2R x ②。
联立①②解方程组得亠--
方法四:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图9所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。
具体的作法:把滑动变阻器的滑片P调至A端,读出电流表的示数为I A,再把滑动变
阻器的滑片P调至B端,读出这时电流表的示数为I B。根据测得的电流值I A、I B和定值电
阻的阻值R AB。同样可计算出Rx的值:■
以上方法,需要测量两次电流,所以也叫“安安法”;根据所给器材有电流表和一个已
知阻值的电阻R o,所以又叫“安阻法”。
总之,用伏安法测电阻的基本原理是测定电阻两端的电压和流过电阻的电流。在缺少器
材(电流表或电压表)的情况下,我们可用间接的方法得到电压值或电流值,仍然可以测量电阻的阻值。因此,在进行实验复习时要特别重视原理的理解,这是实验设计的基础。
3 ?等效替代法磧
方法一:用图10所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。当S扳到A时电流表的示数
为I,再将S扳到B时,调节R)(电阻箱)的电阻,使电流表示数仍为I,即F X=F0o
图11方法二:若只有一只电压表和电阻箱,则可用替代法测电阻的阻值,如图11所示。先
合上开关S i,把单刀双掷开关S2打到1,调节滑动变阻器的阻值,使电压表有一合适的示数U)。再把单刀双掷开关Sa 打到2,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数仍为U,则此时电阻
箱的示数即为待测电阻R的阻值,即R x=R)o
等效法虽然也有一块电压表或一块电流表,但在电路中的作用不是为了测量出电压或电
流,而是起到标志作用。
、典型例题倒
C? 1 ?有一个阻值看不清的电阻器
R X ,要测出它的电阻值。 鹿
(1) 小明按图12的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关 为1.6V ,电流表的示数如图13所示,则通过电阻器 Rx 的电流为
图12
(2) 图14是小虎做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。
② _______________________________________________________________________________________ ③ _______________________________________________________________________________________
分析与解:
(1) 在对电压表、电流表读数时,要先看清接线柱找到对应的量程,弄清分度值,再根 据指针的位置进行读数。
图乙中根据接线柱确定是按
0?0.6A 量程进行读数,对应的分度值
为 0.02A ,因此读数为 0.2A+0.02A X 6=0.32A 。
(2) 电路的错误一般都是电流表、电压表和滑动变阻器连接错误。先看电流表,是串联 连接没错,从图乙看量程也没错,但电流是从负接线柱流进, 这是不正确的。再看滑动变阻
器,接线方法显然错误,
这样接入电路的是它的最大电阻,移动滑片电阻不变。电压表是并
联连接,正负接线柱连接正确,但量程过大,因为电源电压不超过 3V ,选小量程测量结果
要相对准确些。
答案:(1) 0.32 ; 5 o
(2)①电流表的正负接线柱接反了;
② 把滑动变阻器的电阻线两端接入电路,无法改变电阻大小; ③ 电压表的量程选大了。
2 ?物理课上老师请同学们设计一个测量未知电阻 自己的设计
方案,下列是两组同学的设计情况。
屋.
S,观察到电压表的示数 _____ A , R <的电阻为 ______ Q o
Rx 的实验,各组同学都提出了
? 13
(1)
甲组同学决定采用伏安法,请你在虚线方框内帮他画出实验电路图。
并说明所需测量的物理量:① __________ ;② ________________ ;
(2)
乙组同学设计了不同的方案,经讨论后同学们达成共识,设计的电路如图 15,以 下
是他们的实验操作步骤:
① 按电路图连接好实物电路。
② _____________________________________________________________________ 。 ③ _______________________________________________________________ 。 (3)
请你用所测物理量写出两种方案未知电阻 Rx 的数
学表达式:
甲组: Rx= ______________ 。乙组: Rx= _______________ 。
分析与解:本题同时考查了伏安法测电阻和只用一只电流表测电阻两种不同的电阻测量 方法。在伏安法测电阻的电路图中,
要用一只电压表和一只电流表分别来测未知电阻的电压
和电流,特别是别忘了串联一只滑动变阻器,需要测量的物理量是未知电阻的电流和电压。 只用一只电流表来测电阻,
电源电压未知,如果只测出一次电流值,
无法求出未知电阻的阻
值,我们可以设法测出两次电流值,分流公式解出未知电阻 Rx 的阻值。具体做法是:先断
开开关,读出电流表的示数为I 1
;再闭合开关,读出电流表的示数为I
2
,再根据分流公式
求出Rx 和电源电压U 。
答案:(1)如图16①未知电阻两端的电压
U;
② 通过未知电阻和电流I 。 (2)
②断开开关,读出电流表的示数为I
1
③ 闭合开关,读出电流表的示数为I 2
(3)
U/I; I 1R o /(I 2-I 1)。
3 ?要测一个阻值未知的电阻R x 的阻值?提供的器材:电源(电压不变)、两个
开关、一个电流表、一个已知阻值为R
的定值电阻和若干条导线。请你想办法测出R
x 的
阻值,要求只需连接一次电路即可,写出你设计的实验方案。
窓
分析与解:本题考查了只用一只电流表测电阻的方法。 只用一只电流表来测电阻, 电源
电压未知,如果只测出一次电流值,无法求出未知电阻的阻值,我们可以设法测出两次电流 值,再利用并联分流公式解出未知电阻 Rx 的阻值;或电源电压一定,利用局部短路,列出
等式。