電阻測量實驗之知識梳理

1、文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯歡迎下載支持 6 電阻測量實驗之知識梳理 電阻的測量是高中物理的一個重要實驗，也是近幾年各地高考的熱點問題。所測量阻值的電學(xué)元件有: 金屬、半導(dǎo)體、電流表、電壓表等，所用的方法歸納如下圖： 電 阻 的 測 量 用多用電表的歐姆擋測電阻大小 用電流表、電壓表測電阻大小- 非常規(guī)法- 電流表并接法 用電流表、電阻箱測電阻大小（等效替代法、電流半偏法） L常規(guī)法 用電壓表、電阻箱測電阻大?。ǖ刃娲?、電壓半偏法） 一、用電流表、電壓表測電阻的大?。ǔＲ?guī)法） 所謂常規(guī)接法，指用多用電表的歐姆擋測金屬導(dǎo)體的的電阻。同學(xué)們要掌握以下幾點：電流表內(nèi)接法 和外接

2、法的選擇；滑動變阻器改變電路中電流或電壓時串聯(lián)限流和并聯(lián)分壓兩種接法的選擇；電表量程的 選擇等。 【例1】已知電阻絲的電阻約為 有 （只填代號） 0.6A，內(nèi)阻是0.5 3A，內(nèi)阻是0.1 3V，內(nèi)阻是6k 15V，內(nèi)阻是30k A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 量程是 量程是 量程是 量程是 阻值為 阻值為 蓄電池 10 ，現(xiàn)備有下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用，應(yīng)選用的器材 。畫出用伏安法測上述電阻絲電阻的電路圖。 的電流表； 電流表；j 電壓表；| 電壓表！ 01k，額定電流為0.5A的滑動變阻器； 010，額定電流為2A的滑動變阻器； （6V）； 開關(guān)一個，導(dǎo)線若干；

3、選用實驗器材一般應(yīng)根據(jù)實驗原理掌握 能保持實驗的正常進(jìn)行； I 可行”、精確”和方便”的原則?？尚小笔侵高x用的實驗器材要 精確”是指選用的實驗器材要考慮盡可能減小實驗誤差（如電表的指針偏轉(zhuǎn)要求 較大）；方便”是指選用的實驗器材要便于操作。 二、用電流表、電壓表測電阻的大?。ǚ浅Ｒ?guī)法） 所謂非常規(guī)接法，是指電表在使用過程中不按常規(guī)的接法。我們先來認(rèn)識磁電式電表的表頭，其內(nèi)部 結(jié)構(gòu)如圖所示。基本的原理是通電線圈在磁場中受安培力作用而偏轉(zhuǎn)。 過改裝后成為電流表和電壓表。因此電流表可以測電流，也可以 測電壓；反之電壓表也可測電流。 【 例 2 】 實 驗 【例3】從下表中選出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一電路

4、來測量 室流表A1的內(nèi)阻1.要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度， 內(nèi)測得多組數(shù)據(jù)。 有 表頭有一滿電流 Ig和電阻Rg，通 電 mV 器材（代號） 規(guī)格 電流表（A1） 量程10mA，內(nèi)阻1,待測（約40Q） 并 ，量程為150mV ,要比較精確地測量其內(nèi)阻 （約為150Q）o 實驗室提供如下器材：干電池E（電動勢為1.5V），滑動變阻器 R （0 50Q）,電流表0 （有1.5mA , 15mA與150mA三個量程） 及開關(guān)S。畫出測量電壓表內(nèi)阻的電路圖，電流表 A應(yīng)選用的量 電流表（A2） 量程 500 A,內(nèi)阻2=750Q 電壓表（V） 量程i0V，內(nèi)阻3=i0Q 電阻（Ri） 阻值約i

5、00Q，作保護(hù)電阻用 滑動變阻器（R2 ） 總阻值約50 Q 電池（E） 電動勢i.5V，內(nèi)值很小 開關(guān)一只，導(dǎo)線若干 （i ）畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號； （2）若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算ri，列出計算電流表 Ai | 所用的表達(dá)式并說明各符號的意義。| 總之，電流表不僅能測電流， 也能測電壓；電壓表不僅能測電 | 壓，也能測電流。我們在實際測量中要靈活應(yīng)用。| 三、用電流表、電阻箱（定值電阻）測電阻大小| 1、 若沒有電壓表，但有二只電流表和電阻箱（定值電阻），貝U | 可用一只電流表和電阻箱（定值電阻）串聯(lián)替代電壓表，設(shè)計電路如 圖i所示。 2、半偏法：若只有一只電流表和電阻箱，則可

6、用電流表半偏法測電流表的 電阻。 【例4】利用如圖 2所示的電路測量電流表的內(nèi)阻（圖中電源的電動勢 E=4V ）:先閉合Si,調(diào)節(jié)R,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 （滿偏電流lg=300y A）; 再閉合S2，保持R不變，調(diào)節(jié)R/,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的 2/3，讀出此 時皮的阻值為200Q，則電流表內(nèi)阻的測量值 Rg為多大？ 3、并聯(lián)分流法：在用實驗測量電阻時，如果沒有符合要求的電壓表，將待 測電阻與已知電阻并聯(lián)，分別測出待測流過電阻 Rx和已知電阻R的電流li和I2 , 由并聯(lián)分流規(guī)律即可求出 Rx的值。 【例5】如圖3為測量電阻的電路，Rx為待測電阻，R的阻值已知。R為保 護(hù)電阻，阻值未

7、知。電源 E的電動勢未知，Si、S2均為單刀雙擲開關(guān)， A為電 流表，其內(nèi)阻不計。試寫出測量 Rx的步驟和計算公式。 4、完全替代法：若只有一只電流表和電阻箱，則可用完全替代法測電阻的 阻值。 【例6】某同學(xué)用以下器材測量電阻：電流計，電阻箱，單刀雙擲 開關(guān)，待測電阻，電源，滑動變阻器（起調(diào)節(jié)回路的電流和保護(hù)作用） 測量電路如圖4所示。實驗方法是利用單刀雙擲開關(guān)分別將電阻箱和待測電阻 接入電路，用電阻箱替代待測電阻的方法來測定待測電阻的阻值。則本實驗中 開關(guān)應(yīng)先接通的是含有 （填 待測電阻”或電阻箱”）的電路。用開 關(guān)變換電路，調(diào)節(jié)電阻箱時，應(yīng)使兩次測量的 大小相同，這時待 測電阻的值可以從上

8、讀出。 四、用電壓表、電阻箱（或定值電阻）測電阻大小 1、 若沒有電流表，但有二只電壓表和電阻箱（定值電阻），則可用一只電 壓表Vi和電阻箱（定值電阻）并聯(lián)替代電流表，設(shè)計電路如圖5所示。 Ai Rx k Rx E S1亠j E Si r Rx圖2 R2 圖4 I R R/ 2、半偏法：若只有一只電壓表和電阻箱，則可用電壓表半偏法測電壓 表的電阻。 【例7】現(xiàn)有一量程為 3V的電壓表，內(nèi)阻約 3kQ。為了較準(zhǔn)確地測量 其內(nèi)阻，在沒有電流表的情況下， 某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗電路，按此電路可以測出電壓表的內(nèi)電阻。 （i ）他的主要操作步驟如下： 端。 A、按圖6所示連接電路圖，滑動變阻器的滑片

9、滑到 B、 閉合開關(guān)S2和開關(guān)Si,調(diào)節(jié)Ro使電壓表指針指到 。 ，記下此時R的 b 圖6 （填代號） C、保持Ro的滑片不動，斷開開關(guān) S2，調(diào)節(jié)R，使電壓表的指針指到 值，則所測電壓表的內(nèi)電阻Rv為此時的R值。 （2 ）本實驗中，若提供以下器材： A、電池組（電動勢 4V） B、電阻箱（0999 Q） C、電阻箱（09999 Q ） D、滑動變阻器（020 Q, 1A） E、滑動變阻器（01kQ, 0.5A） 為完成上述實驗，電阻箱 R應(yīng)選，滑動變阻器 R。應(yīng)選_ （3）用上述方法測出的電壓表內(nèi)阻的測量值Rv （填 大于” 等于”或 小于”電壓表內(nèi)阻 的真實值. 3、串聯(lián)分壓法：若待測電阻

10、為高值電阻，由于流過高值電阻的電流太小不便有電流表測量時，可用 一已知內(nèi)阻的電壓表，采用非常規(guī)接法可以測出高值電阻值。 【例8】一只電壓表，量程已知，內(nèi)阻為Rv。另有一電源（電! 動勢未知，但不超過電壓表的量程，內(nèi)阻可忽略）。請用這只電壓 | I 表、電源、一只開關(guān)和若干導(dǎo)線，設(shè)計測量某一高值電阻Rx實驗| I I 方法。（已知Rx的值與Rv相差不大）| I 4、完全替代法：若只有一只電壓表和電阻箱，則可用完全替 代法測電阻的阻值，如圖 8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)U。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

11、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。 總之，用伏安法測電阻的基本原理是測定電阻兩端的電壓和流過電阻的電 流。在缺少器材（電流表或電壓表）的情況下，我們可用間接的方法得到電壓值 或電流值，仍然可以測量電阻的阻值。因此，在進(jìn)行實驗復(fù)習(xí)時要特別重視原理的理解，這是實驗設(shè)計的 基礎(chǔ)。 【例題之分析與解】 【例1之分析與解】 先選電源：G。 選電流表 電源選定后可估算總電流，不連入滑動變阻器時干路電流最大值lmax= 10 A =0.6A，因此電流表選 A。 若選B表，會有以下不足：首先 0.6A電流太小，指針偏轉(zhuǎn)范圍不足刻度 盤的三分之一，讀數(shù)時誤差較大，其次電流表滿偏電流

12、越大，最小刻度即精確 度越低，故不選B。 選電壓表 若選C表，量程3V，則干路總電流要被控制在0.3A以下，由上所選 A電流表，指針偏轉(zhuǎn)可較大。 一 6 1 一 1 2 若選D表，量程15V，電源6V,=，此時電壓表指針偏轉(zhuǎn)范圍不滿足指針在 刻度盤范 152.533 圍，加之15V量程時，精確度太低，為實現(xiàn)電壓和電流表精確度的匹配，應(yīng)選C表而不選D表。 選變阻器 由上已選量程是 3V的電壓表，滑動變阻器用限流接法時，選010的阻值太?。ɑ芈冯娏鞒娏?表量程），選用01000的阻值太大（調(diào)節(jié)不方便）。因此決定滑動變阻采用分壓電路連接方式。由于電 阻絲阻值約為10 ，為在3V、0.3A以下范圍內(nèi)

13、調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀取幾組測量值，滑動變阻器應(yīng)選010 的。不應(yīng)選用01000的滑動變阻器，一是因為其阻值太大，調(diào)壓不靈敏，二是滿足要求的情況下，應(yīng) 盡量選用小規(guī)格的器材。 確定電流表的接法。由Rx=10，Ra=0.5 ，Rv=6k 可得。為減小 Ra分壓帶來誤差，應(yīng)選電流 表外接。 【例2之分析與解】 的讀數(shù)為1.05mA，則 R1 R2 L,匕 電壓表兩端的電壓可自己讀出，只要串聯(lián)電流表，讀出流過和電流，根據(jù)歐姆 定律可求得電壓表的內(nèi)阻。由于用圖示的電路測量電壓表的內(nèi)阻。由于滑動變阻器 的最大阻值很小于電壓表的內(nèi)阻，為了提高測量的精確度（電壓表兩端的電壓變化 較大），滑動變阻器需分壓接法。電

14、路圖如圖所示。再估計流過電壓表的電流，當(dāng)電 壓表滿偏時，電流約 1mA，因此電流表的量程選 1.5mA。 電路中若合上S，調(diào)節(jié)滑線變阻器后測得電壓表的讀數(shù)為150mV，電流表0 電壓表的內(nèi)阻Rv為143。 【例3之分析與解】 流過電流表A1的電流可自己讀出，只要測出電流表兩端的電壓，根據(jù)歐姆定 律可求得電壓表的內(nèi)阻。 估計電流表A1滿偏時兩端的電壓約為 0.4V,用電壓表測 量電壓指針偏轉(zhuǎn)太小，不合適。由于電流表A2的內(nèi)阻和滿偏電流已知，可用作電 壓表使用，量程為 U=I r2=0.375V。為了安全，用電阻 R1與電流表A1串聯(lián)，起保 護(hù)作用。由于滑動變阻器的最大阻值（約50 Q）很小于電流

15、表內(nèi)阻和保護(hù)電阻之 和（約140Q）,為了提高測量的精確度（流過電流表的電流變化較大），滑動變阻 器需分壓接法。電路圖如圖所示。 I r 若在某次測量中，電流表A1和電流表A2的讀數(shù)分別為11和12，則1=丄。 丨1 【例4之分析與解】 閉合S1 ,電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度時，回路中的總電阻值約 13kQo再閉合S2,當(dāng)R/的阻值為200Q , 電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的 2/3，由此可見，Rg的阻值肯定小于 虔。因此，電阻R的阻值很大，即R R/, 2 2 閉合開關(guān)S2后，可以認(rèn)為回路中的總電流Ig不變，調(diào)節(jié)RJ使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的（即土 Ig） 3 3 11 時，通過R/的電流為Ig，根

16、據(jù)并聯(lián)電路的電流分配可知：電流表的電阻Rg= R/=100Q。 32 本題是學(xué)生實驗中用半偏法測電流表的電阻的變形，只要理解用半偏法測電流表電阻的原理，就不難 求解。如果只是死記結(jié)論，碰到這類題目可能就會無從下手。 【例5之分析與解】 由于電流表的內(nèi)阻不計，R的阻值已知，因此用并聯(lián)分流法可求解。步驟為： 將S2向d閉合，S1向a閉合，記下電流表讀數(shù) 11,為流過Rx的電流。 將S2向c閉合，S1向b閉合，記電流表讀數(shù)12，為為流過R的電流。 12 由于Rx與R并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)分流規(guī)律即可求出Rx=R。 丨1 【例6之分析與解】 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，使電流表有一合適的示數(shù)I。 再把單刀雙擲開關(guān) S2打到2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)仍為Io,則此時電阻箱的示數(shù)即為待測電阻Rx的阻值。 【例7之分析與解】 當(dāng)滑動變阻器并聯(lián)部分的電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻的情況下，并聯(lián)部分電壓基本不變。因此，斷開開關(guān) S2，R與Rv串聯(lián)，當(dāng)電壓表半偏時，R與Rv的電壓相等，則 Rv等于R。 （1 ）的正確答案應(yīng)為左端；滿刻度；滿刻度的一半。 （2） 實際上，斷開開關(guān)S2,電阻箱連入電路以后， 電路的總電阻變大了， aP端的電壓也將變大一點， 為了減小由此產(chǎn)生的對 aP端電壓的影響，滑動變阻器的左端部分