内容正文:
专题9测电阻的方法
知识点一、伏安法测电阻
1.伏安法测电阻
(1)实验目的:用电流表和电压表测未知电阻的阻值
(2)实验原理:对于一个未知电阻,用电压表测其两端电压U,用电流表测出通过未知电阻的电流I,应用欧姆定律,就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。
(3)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。
(4)设计实验:实验电路图和实物图如图甲、乙所示,其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端电压和通过待测电阻的电流,多次测量电压和电流,求出每次的电阻值,最后求平均值。
甲 乙
(5)实验步骤:
①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路;
②检查所连接的电路,确定无误后,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,以保护电路;
③利用试触法电流表和电压表的量程;
④闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变待测电阻两端的电压,并记下相应的电流值和电压值,填入实验表格中;
⑤断开开关,整理器材。
(6)实验数据处理:将每次测量的数据代入公式,分别求出每次的电阻值,最后计算其平均值。如下表所示:
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
电阻的平均值/Ω
1
1.5
0.10
15.0
15.2
2
2.1
0.14
15.0
3
2.8
0.18
15.6
2.实验注意事项
(1)在连接电路的过程中,接线应有序进行,按照电路图从电源正极出发,把干路上的各元件串联起来,然后把电压表并联在待测电阻的两端;
(2)连接实物图时,要将开关断开;
(3)实验前,要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,以保证电路安全,防止开关突然闭合时,产生瞬间电流过大而损坏电源或电表;
(4)可采用试触法确定电表的路程;
(5)电表的正、负接线柱不能接反;
(6)滑动变阻器应采用“一上一下”的连接方式;
(7)进行多次测量并计算电阻的平均值,可以减小误差。
3.器材选择原则
(1)滑动变阻器:所选滑动变阻器的最大阻值应接近待测电阻的阻值;
(2)电流表、电压表量程:在不超过量程的前提下,选用小量程测得的值要比选用大量程测得值准确,这是因为小量程的分度值小,准确的高。因此测量时,能用小量程就不要大量程。
4.滑动变阻器在实验中的作用
(1)保护电路;
(2)改变待测电阻两端电压,实现多次测量。
5.常见故障分析
在实验中出现故障后要先断开开关,再分析查找故障原因,常见的故障及其现象如下表所示:
实验电路图
故障(有且只有一处)
现象
电压表
电流表
电流表被短接
有示数
无示数
电流表处断路
无示数
无示数
电压表被短接
无示数
有示数
电压表处断路
定值电阻被短接
无示数
有示数,且示数偏大
定值电阻处断路
有示数且接近电源电压
无示数
电压表串联在电路中
滑动变阻器上面两个接线柱接入电路
移动滑片,电表示数不变,电压表示数接近电源电压
滑动变阻器下面两个接线柱接入电路
移动滑片,电表示数不变
知识点二 其他类型测电阻
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,即Rx的阻值。(其中R0起保护电路的作用)
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,根据两次电压相等U1=U2,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;根据两电阻中的电流相等,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.根据电流相同,, 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′串联电流相等
;
(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.由于电源电压相等.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