測量電阻的7種方法.doc

測量電阻的方法 測量電阻實驗，能夠檢驗學(xué)生對基本電學(xué)儀器的使用、對電學(xué)基本規(guī)律的掌握，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新意識?！締栴}】同學(xué)們要測量電阻Rx的阻值(其阻值約幾百歐)，實驗室能提供的器材有：干電池兩節(jié)、電流表、電壓表、滑動變阻器(“100W、2A”)、開關(guān)各一只、導(dǎo)線若干。（1）某同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖1所示，并要用此電路測量待測電阻Rx的阻值，你認(rèn)為這個方法是否可行？簡述你的觀點。（2）如果上述方法可行，畫出電路圖，并寫出主要實驗步驟和Rx表達(dá)式如果上述方法不可行，請你利用題中已有的器材設(shè)計出一種可行的實驗方案。畫出電路圖，并寫出主要實驗步驟和Rx表達(dá)式。分析：“伏安法”是測量未知電阻的基本方法，用電流表測出通過電阻的電流I，用電壓表測出電阻兩端的電壓U，再利用R=U/I就可以計算出電阻的阻值。從圖1看出，這就是“伏安法”測量電阻的典型電路圖。不過，你要認(rèn)為它能測量待測電阻Rx的阻值，好像還為時過早。因為題目告訴我們電阻Rx的阻值約幾百歐，而電源電壓最大只有3V。你可以估算一下電路中的電流，也就是零點零幾安，與圖中電流表的最小分度值大致相當(dāng)。換句話說，用電流表是無法準(zhǔn)確測出電路中的電流的。所以，無法用這種方法測量電阻的阻值。那么如何利用題中已有的器材測量出Rx呢？只有在實驗原理上想辦法。既然電流表無法正常使用，那么用電壓表和滑動變阻器能否測出Rx？當(dāng)然能。方法是讓滑動變阻器的阻值一次為零，一次最大（100W），分別記下電壓表的讀數(shù)，再利用串聯(lián)電路中的規(guī)律即可計算出Rx的阻值。這樣看來，利用圖1也能測出Rx，只是不用關(guān)心電流表了。所以題目第一問回答“可行”、“不可行”都對，關(guān)鍵是理由不同。 答案：方案一：（1）不可行。因為按此電路用“伏安法”測量未知電阻時，電路中的電流太小，電流表無法準(zhǔn)確測出電路中的電流。方案二：（1）可行。按此圖實驗時，可以不用管電流表示數(shù)，通過電壓表和滑動變阻器就能測出Rx。（2）按圖2連接好電路，將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U1；再把滑片移到阻值為零處，記下電壓表的示數(shù)U2（即電源電壓）。根據(jù) 【反思】題目考查在具體情景下電阻的測量。給我們的啟發(fā)是，實際的事物是復(fù)雜的，理論上可行的，實際中受各種條件的制約，可能不一定行的通。所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”就是這個道理。、拓展：測量電阻值的其它方法若給你以下實驗器材：電源（電壓未知且不變）一個、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、未知電阻一個，請自己選擇添加實驗器材，設(shè)計一測未知電阻的實驗，要求：說明實驗原理，畫出電路圖，簡要寫出實驗過程并及未知電阻的數(shù)學(xué)表達(dá)式?！痉桨敢弧浚ǚ卜ǎ┢鞑?電流表電壓表電源開關(guān)導(dǎo)線待測電阻電路的實物圖和電路圖設(shè)計如下圖3:(1)閉合開關(guān)，用電壓表測出Rx的兩端的電壓U；(2)用電流表測出通過Rx的電流I；則： 此方法一般稱為“伏安法”。特點是直接測出電壓U和電流I，用求待測電阻?！痉桨付糠璺ㄌ砑悠鞑模弘妷罕韮芍?、定值電阻（已知阻值R0）一只。實驗原理：串聯(lián)電路電流處處相等。實驗過程：按圖4所示電路圖連接電路，電壓表選擇合適量程，閉合開關(guān)后分別讀出兩表的示數(shù)分別是U1、U2。表達(dá)式：由于在串聯(lián)電路中各處的電流相等。 所以有： 則 【方案三】安阻法添加器材：電流表兩只、定值電阻（已知阻值R0）一只。實驗原理：并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等。實驗過程：按圖5所示電路圖連接電路，電流表選擇合適量程，閉合開關(guān)后分別讀出兩表的示數(shù)分別是I1、I2。表達(dá)式：由于在并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以有： ，則：。添加器材：電流表兩只、定值電阻（已知阻值R0）一只。實驗原理：并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之且各支路兩端的電壓相等。實驗過程：按圖6所示電路圖連接電路，電流表選擇合適量程，閉合開關(guān)后分別讀出兩表的示數(shù)分別是I1、I。表達(dá)式：并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之且各支路兩端的電壓相等，所以有： ，則：?！痉桨杆摹糠瓒搪贩ㄌ砑悠鞑模弘妷罕硪恢?、定值電阻（已知阻值R0）一只。實驗原理：串聯(lián)電路中電流處處相等。實驗過程：按圖7所示電路圖連接電路，電壓表選擇合適量程，讀出開關(guān)閉合前后電壓表的示數(shù)分別是U1、U2。表達(dá)式：開關(guān)閉合前R0與Rx組成串聯(lián)電路，電壓表測的U1是Rx兩端的電壓；開關(guān)閉合后R0被短路，電壓表測的U2是Rx的電壓也是電源電壓。在串聯(lián)電路中，由于流過R0與Rx的電流相等，即： 。所以：添加器材：電壓表一只、滑動變阻器（已知最大阻值R0）一只。實驗原理：串聯(lián)電路中總電壓等于各部分用電器兩端電壓之和且電流處處相等。實驗過程：按圖8所示電路圖連接電路，電壓表選擇合適量程，閉合開關(guān)滑動變阻器滑片移動到最左端此時電壓表的示數(shù)是U2（即為電源電壓）。再將滑動變阻器滑片移動到最右端此時電壓表的示數(shù)是U1 。表達(dá)式：再將滑動變阻器滑片移動到最右端此時電壓表的示數(shù)是U1 此時R0與Rx組成串聯(lián)電路，電壓表測的U1是Rx兩端的電壓； R0兩端電壓U2-U1 。在串聯(lián)電路中，由于流過R0與Rx的電流相等，即： 。所以：【方案五】安阻短路法添加器材：電流表一只、定值電阻（已知阻值R0）一只。實驗原理：電源電壓相等實驗過程：按圖9所示電路圖連接電路，電流表選擇合適量程，讀出開關(guān)閉合前后電流表的示數(shù)分別是I1與I2。表達(dá)式：開關(guān)閉合前R0與Rx組成串聯(lián)電路，電流表測的I1為串聯(lián)電路的電流；開關(guān)閉合后，電路中只有Rx，電流表測的I2為Rx的電流，由于開關(guān)閉合前后電源電壓不變，所以：，解得：?！痉桨噶堪不ㄆ鞑模弘娏鞅?、已知最大阻值為R的滑動變阻器、開關(guān)、電源、待測電阻和導(dǎo)線。路如圖10所示，閉合開關(guān)S，把滑動變阻器的滑片滑至a端，測出通過Rx的電流I1，再把滑片移至b端，測出電流I2。因電源電壓不變，所以有I1Rx=I2（Rx+R），則Rx=I2R/（I1I2）。（注：前面所述方法中的定值電阻都可以用已知最大阻值的滑動變阻器或電阻箱代替）【方案七】等效替代法方法一：用圖11所示的電路也可以測出未知的阻值。當(dāng)S扳到A時電流表的示數(shù)為I，再將 S 扳到B時，調(diào)節(jié)R0（電阻箱）的電阻，使電流表示數(shù)仍為I，即RX=R0。 方法二：若只有一只電壓表和電阻箱，則可用替代法測電阻的阻值，如圖12所示。先合上開關(guān)S1，把單刀雙擲開關(guān)S2打到1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，使電壓表有一合適的示數(shù)U0。再把單刀雙擲開關(guān)S2打到2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的示數(shù)仍為U0，則此時電阻箱的示數(shù)即為待測電阻Rx的阻值，即RX=R0。等效法雖然也有一塊電壓表或一塊電流表，但在電路中的作用不是為了測量出電壓或電流，而是起到標(biāo)