内容正文:
专题提升Ⅱ 测电阻的方法
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模块一 知识掌握 1
类型一、等效替代法测电阻 1
类型二、缺表测电阻 3
(一)缺电压表,利用并联分流,串联电压相等测电阻 3
(二)缺电流表,利用串联分压,电流相等测电阻 3
(三)缺电流表或电压表,利用滑动变阻器的最大阻值测电阻 3
(四)缺电压表或电流表,利用短路电路测电阻: 4
【巩固提高】 5
知识重点
模块一 知识掌握
类型一、等效替代法测电阻
如图,(1)S至a,记下电流表(或电压表)的示数为I(或U);(2)S至b,调节电阻箱R,使电流表(或电压表)的示数仍为I(或U);读出电阻箱的阻值为R, (其中R0起保护电路的作用)
[例题1] (2021•衢州)如图是小科利用实验室常用仪器,设计测量未知电阻Rx阻值的四种电路,电源电压恒定且未知,R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器R最大阻值未知,实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片,其中能够测量出Rx阻值的电路( )
A.只有① B.只有② C.只有②③ D.只有②③④
[例题2] (2022•湖州)要测未知电阻Rx的阻值,现提供电压未知的电源、2只电流表、阻值为20欧姆的定值电阻R0、未知电阻Rx、开关、导线若干。小路同学设计了如图甲所示电路图,并据图连接电路,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别如图乙和图丙所示,则Rx的阻值为( )
A.5欧姆 B.10欧姆 C.15欧姆 D.20欧姆
[例题3] (2023•宁波模拟)如图甲所示是某实验小组“探究电流与电阻的关系”的实物图。选用的实验器材是电源(电压恒为3V)、电流表、电压表,定值电阻有4个阻值(5欧、10欧、20欧、30欧)供选用,滑动变阻器(“20欧1安”),开关、导线若干。
该小组用电流表和一个定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值。他们设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1。
②闭合S和S1,此时电流表的示数为I2。
③则Rx=(用R0、I1、I2表示)。
类型二、缺表测电阻
(一)缺电压表,利用并联分流,串联电压相等测电阻
(1)如图甲,将R1和并联,先测出R1的电流,再测出的电流为I2,根据两次 ,所以,,所以:
;;
(2)改进,换用单刀双掷开关,如图。(表达式同上)
(二)缺电流表,利用串联分压,电流相等测电阻
(1)如图甲,电压表测出R1两端的电压U1;再测出两端的电压U2;根据两电阻中的 ,所以:
;
(2)改进:单刀双掷开关
如图乙,开关S至1的位置,可测出R1上的电压U1;将S至2的位置,可测出和R1的总电压U2.根据 , 所以,
说明:以上两种方法中的定值电阻均可用最大已知的滑动变阻器代替,只须将滑片移至阻值最大端就是定值电阻。
(三)缺电流表或电压表,利用滑动变阻器的最大阻值测电阻
(1)缺电流表:如图
①将滑片P滑到左端测出两端的电压U1;②将滑片P滑到右端时可测出和R′两端的总电压U2.由和R′
;
(2)缺电压表如图乙。①将滑片P滑到a点,可测的电流I1;②再滑到b端测和R′的电流I2.由于 .①;②所以可解得。
(四)缺电压表或电流表,利用短路电路测电阻:
(1)如图甲,①闭合开关S1,和R串联,电流表示数为I1;②闭合开关S1和S2,R被短路,只有接入电路,电流表示数为I2;所以:①②;根据 ,可得
(2)如图乙,①闭合开关S1,和R串联,电压表示数为U1;②闭合开关S1和S2,R被短路,只有接入电路,电压表示数为U2;所以:闭合开关S1和S2时,电源电压为U2,当只闭合开关S1时,两端的电压为U1,R两端的电压为U2—U1,根据 ,即,解得
综合上述方法:①伏安法测电阻最好,可多次测量求平均值减小误差;②其它方法均进行两次测量,要么通过开关转换,要么通过滑动变阻器的两个特殊位置,得到一组数据进行计算得出一个电阻值。具体特点是缺电压表,利用电压相等;缺电流表利用电流相等。但滑动变阻器和短路测量电路通用;③有些情况下,尽管有电压表或电流表,但由于分度值或量程问题,必须选用缺表测量。
[例题4] (2021春•江北区期末)小科想测量一未知电阻Rx的阻值,发现电流表已经损坏。聪明的小科在实验室里找到了一个小灯泡,上面标有“2.5V、0.3A”,请教老师后知道2.5V是该小灯泡正常发光的电压,0.3A是该小灯泡正常发光时的工作电流,且在实验中该小灯泡电阻不会随着温度的变化而变化。小科于是设计了如图所示的电路,测出了电阻