伏安法測(cè)電阻及其拓展_圖文

1、學(xué)科教師輔導(dǎo)講義講義編號(hào):組長(zhǎng)簽字:簽字日期:(一伏安法測(cè)電阻伏安法測(cè)電阻是初中物理中一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn),本實(shí)驗(yàn)可以利用電壓表和電流表分別測(cè)出未知電阻R x的電壓、電流,再用歐姆定律的變形公式求出R x的阻值。由于電壓表也叫伏特表,電流表也叫安培表,所以這種用電壓表、電流表測(cè)電阻的方法叫“伏安法”。1.原理:由歐姆定律推出2.電路圖:(見圖1 3.器材:小燈泡(2.5V、電流表、電壓表、開關(guān)、電池阻(3V、定值電阻(10、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線。4.注意點(diǎn):連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)斷開,滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到最大阻值處?；瑒?dòng)變阻器的作用:(1保護(hù)電路;(2改變小燈泡兩端的電壓和通過的電流。本實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的是:

2、測(cè)出小燈泡在不同情況(亮度下的電阻。5.實(shí)驗(yàn)步驟:(1根據(jù)電路圖把實(shí)驗(yàn)器材擺好。(2按電路圖連接電路。(在連接電路中應(yīng)注意的事項(xiàng):在連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)斷開。注意電壓表和電流表量程的選擇,“+”、“-”接線柱。滑動(dòng)變阻器采用“一上一下”接法,閉合開關(guān)前,滑片應(yīng)位于阻值最大處。(3檢查無(wú)誤后,閉合開關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片(注意事項(xiàng):移動(dòng)要慢,分別使燈泡暗紅(燈泡兩端電壓1V、微弱發(fā)光(燈泡兩端電壓1.5V、正常發(fā)光(燈泡兩端電壓2.5V,測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓值和電流值,填入下面的表格中。實(shí)驗(yàn)次數(shù)燈泡亮度電壓U/V 電流I/A 電阻R/1 燈絲暗紅 1同時(shí),在實(shí)驗(yàn)過程中,用手感受燈泡在不同亮度下的溫度。

3、隨著燈泡亮度的增加,燈泡的溫度升高。(4算出燈絲在不同亮度時(shí)的電阻。6.分析與論證:展示的幾組實(shí)驗(yàn)表格,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):燈泡的電阻不是定值,是變化的。是什么原因使燈絲的電阻發(fā)生變化的呢?是電壓與電流嗎?難點(diǎn)突破:(我們對(duì)比一個(gè)實(shí)驗(yàn)如圖2:用電壓表、電流表測(cè)定值電阻的阻值R 發(fā)現(xiàn):R是定值,不隨電壓、電流的變化而變化。通過論證,表明燈絲的電阻發(fā)生改變的原因不在于電壓與電流,那是什么原因造成的呢?我們?cè)谇懊鎸W(xué)過,影響電阻大小的因素有哪些?(材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度。那是什么因素影響了燈絲的電阻呢?(是溫度。溫度越高,燈絲電阻越大。這個(gè)實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證了這一點(diǎn)。(二測(cè)電阻的幾種特殊方法1.只

4、用電壓表,不用電流表方法一:如果只用一只電壓表,用圖3所示的電路可以測(cè)出未知Rx的阻值。具體的作法是先用電壓表測(cè)出R x兩端的電壓為U x;再用這只電壓表測(cè)出定值電阻R0兩端的電壓為U0。根據(jù)測(cè)得的電壓值U x、U0和定值電阻的阻值R0,可計(jì)算出Rx的值為:用這種方法測(cè)電阻時(shí)一只電壓表要連接兩次。 方法二:如果只用一個(gè)電壓表,并且要求只能連接一次電路,用圖4所示的電路可以測(cè)出未知Rx的阻值。具體的作法是先閉合S1,讀出電壓表的示數(shù)為U1,再同時(shí)閉合S1和S2,讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為U2。根據(jù)測(cè)得的電壓值U1、U2和定值電阻的阻值R0。根據(jù)分壓公式可計(jì)算出Rx的值:方法三:如果只用一個(gè)電壓表,并

5、且要求只能連接一次電路,用圖5所示的電路可以測(cè)出未知Rx的阻值。具體的作法是先把滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至B端,閉合開關(guān),記下電壓表示數(shù)U1;把滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至A端,記下電壓表示數(shù)U2。根據(jù)測(cè)得的電壓值U1、U2和定值電阻的阻值R0,可計(jì)算出Rx的值:以上方法,需要測(cè)量?jī)纱坞妷?所以也叫“伏伏法”;根據(jù)所給器材有電壓表和一個(gè)已知阻值的電阻R0,所以又叫“伏阻法”。2.只用電流表,不用電壓表方法一:如果只用一只電流表,用圖6所示的電路可以測(cè)出未知Rx的阻值。先后用電流表測(cè)出通過R0和Rx的電流分別為I0、I x,根據(jù)測(cè)得的電流值I0、I x和定值電阻的阻值R0,根據(jù)分流公式可計(jì)算出Rx的值為

6、方法二:用圖7所示的實(shí)驗(yàn)電路也可以測(cè)出未知Rx的阻值。先閉合開關(guān)S1,讀出電流表的示數(shù)為I1,再斷開S1閉合S2,讀出這時(shí)電流表的示數(shù)為I2。根據(jù)測(cè)得的電流值I1、I2和定值電阻的阻值R0。根據(jù)分流公式可計(jì)算出Rx的值:方法三:如果只用一個(gè)電流表,并且要求只能連接一次電路,用圖8所示的電路也可以測(cè)出未知R x的阻值。具體的作法:是先閉合開關(guān)S1,讀出電流表的示數(shù)為I1,再同時(shí)閉合S1、S2,讀出這時(shí)電流表的示數(shù)為I2。根據(jù)測(cè)得的電流值I1、I2和定值電阻的阻值R0。計(jì)算過程如下:設(shè)電源電壓為U,當(dāng)只閉合S1時(shí),根據(jù)歐姆定律的變形公式U=I(R x+R,可得U=I1(R x+R0;當(dāng)再同時(shí)閉合S

7、1、S2,R0被短路,這時(shí)有:U=I2R x。聯(lián)立解方程組得方法四:如果只用一個(gè)電流表,并且要求只能連接一次電路,用圖9所示的電路也可以測(cè)出未知Rx的阻值。 具體的作法:把滑動(dòng)變阻器的滑片 P 調(diào)至A端,讀出電流表的示數(shù)為I A,再把滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至B端,讀出這時(shí)電流表的示數(shù)為 I B。根據(jù)測(cè)得的電流值I A、I B和定值電阻的阻值R AB。同樣可計(jì)算出Rx的值:以上方法,需要測(cè)量?jī)纱坞娏?所以也叫“安安法”;根據(jù)所給器材有電流表和一個(gè)已知阻值的電阻R0,所以又叫“安阻法”?？傊?用伏安法測(cè)電阻的基本原理是測(cè)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

8、接的方法得到電壓值或電流值,仍然可以測(cè)量電阻的阻值。因此,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)要特別重視原理的理解,這是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。方法一:用圖10所示的電路也可以測(cè)出未知Rx的阻值。當(dāng)S 扳到A 時(shí)電流表的示數(shù)為I ,再將 S 扳到B 時(shí),調(diào)節(jié)R 0(電阻箱的電阻,使電流表示數(shù)仍為I ,即R X =R 0。 方法二:若只有一只電壓表和電阻箱,則可用替代法測(cè)電阻的阻值,如圖11所示。先合上開關(guān)S 1,把單刀雙擲開關(guān)S 2打到1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,使電壓表有一合適的示數(shù)U 0。再把單刀雙擲開關(guān)S 2打到2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表的示數(shù)仍為U 0,則此時(shí)電阻箱的示數(shù)即為待測(cè)電阻R x 的阻值,即R X =

9、R 0。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(cè)量出電壓或電流,而是起到標(biāo)志作用。例1:某同學(xué)用電源、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電鍵和若干導(dǎo)線,測(cè)定電阻Rx 的值。所有元件均完好,電源電壓為6.0伏且不變,滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“202A ”字樣,電路連接正確。閉合電鍵,該同學(xué)在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片的過程中,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)的變化范圍為0.2-0.58安;當(dāng)滑片在中點(diǎn)附近某個(gè)位置時(shí),電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖(a 、(b所示。物理量實(shí)驗(yàn)序號(hào)例2:小明同學(xué)用電源、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電鍵和若干導(dǎo)線,測(cè)定電阻Rx 的值。所有元件均完好,電源電壓為6.0伏,滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“2

10、0 2A ”字樣。閉合電鍵后,他通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,改變電阻Rx 兩端的電壓和電路中的電流,并將電流表、電壓表的示數(shù)記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格內(nèi),最后通過計(jì)算得出了電阻Rx 的值,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果如下表一所示。小李同學(xué)在分析了小明同學(xué)的數(shù)據(jù)記錄后,認(rèn)為小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在著一定的問題。兩位同學(xué)在認(rèn)真討論的基礎(chǔ)上,征求了老師的意見,找到了問題所在,并對(duì)表一數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正,得出了Rx 的阻值。請(qǐng)你寫出小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)中存在的主要問題,將表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整,并求出Rx物理量實(shí)驗(yàn)序號(hào)電壓(伏電流(安電阻(歐Rx阻值(歐物理量實(shí)驗(yàn)序號(hào)電壓(伏電流(安電阻(歐Rx阻值(歐123小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中存在

11、的主要問題是:。例3:某同學(xué)要測(cè)電阻RX 的值,所用實(shí)驗(yàn)器材有:代測(cè)電阻 RX、電源(電壓未知、電流表、標(biāo)有“20 2A”字樣的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)、電鍵兩個(gè)和導(dǎo)線若干,所有元件均完好。該同學(xué)設(shè)計(jì)并連接了一電路,他首先通過測(cè)量巧妙地得到電源電壓,然后又利用這個(gè)電路兩次測(cè)量電流,并根據(jù)這兩次的電流值計(jì)算得到電阻值。該同學(xué)記錄的數(shù)據(jù)如下表所示。測(cè)量次數(shù) 1 2 3要求:(1畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖。(2簡(jiǎn)要說出得到電源電壓的過程。(3求出電阻R X的值。例4:有一個(gè)阻值看不清的電阻器Rx,要測(cè)出它的電阻值。(1小明按圖12的電路圖連接好電路,檢查無(wú)誤后閉合開關(guān)S,觀察到電壓表的示數(shù)為1.6V,電流表的示

12、數(shù)如圖13所示,則通過電阻器Rx 的電流為_A,Rx的電阻為_。(2圖14是小虎做這個(gè)實(shí)驗(yàn)連接的實(shí)物圖,請(qǐng)你指出其中的三個(gè)錯(cuò)誤或不妥之處。_;_;_。 分析與解:(1在對(duì)電壓表、電流表讀數(shù)時(shí),要先看清接線柱找到對(duì)應(yīng)的量程,弄清分度值,再根據(jù)指針的位置進(jìn)行讀數(shù)。圖乙中根據(jù)接線柱確定是按00.6A量程進(jìn)行讀數(shù),對(duì)應(yīng)的分度值為0.02A,因此讀數(shù)為0.2A+0.02A6=0.32A。(2電路的錯(cuò)誤一般都是電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器連接錯(cuò)誤。先看電流表,是串聯(lián)連接沒錯(cuò),從圖乙看量程也沒錯(cuò),但電流是從負(fù)接線柱流進(jìn),這是不正確的。再看滑動(dòng)變阻器,接線方法顯然錯(cuò)誤,這樣接入電路的是它的最大電阻,移動(dòng)滑片電阻

13、不變。電壓表是并聯(lián)連接,正負(fù)接線柱連接正確,但量程過大,因?yàn)殡娫措妷翰怀^3V,選小量程測(cè)量結(jié)果要相對(duì)準(zhǔn)確些。答案:(10.32;5 。(2電流表的正負(fù)接線柱接反了;把滑動(dòng)變阻器的電阻線兩端接入電路,無(wú)法改變電阻大小;電壓表的量程選大了。例5:現(xiàn)在要測(cè)定標(biāo)有“3.6V 0.32A”燈泡正常發(fā)光時(shí)的燈絲電阻,給你的器材如下:開關(guān)一只,導(dǎo)線若干,4.5V和6V的電源各一套(電源電壓恒定,量程為0.6A、3A的電流表和3V、15V的電壓表各一只,“5 2A”和“10 1A”的滑動(dòng)變阻器各一只。測(cè)量時(shí)電表示數(shù)必須超過所用量程的一半。(1應(yīng)選擇電壓為_V的電源;(2電流表量程應(yīng)選擇_A;(3電壓表量程應(yīng)

14、選擇_V;(4滑動(dòng)變阻器的規(guī)格應(yīng)選擇_;(5畫出符合本實(shí)驗(yàn)要求的電路圖。分析與解:本題是一道運(yùn)用伏安法測(cè)電阻的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題,主要考查伏安法測(cè)電阻的原理、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)器材選擇。題中要求“測(cè)量時(shí)電表示數(shù)必須超過所用量程的一半”,為達(dá)到這一要求,必須選擇電壓為6V的電源(請(qǐng)同學(xué)們想一想,這是為什么?。由于小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.32A,要滿足題中的要求,電流表必須選擇量程為“0.6A”的,電壓表必須選擇量程為“3V”的。據(jù)歐姆定律可估算出小燈泡的燈絲電阻R 燈,即。將滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中起分壓作用,其阻值設(shè)為R ,據(jù)歐姆定律有代入上式解得。所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選“10、1A ”的

15、。由于所選電壓表的量程小于小燈泡正常發(fā)光時(shí)的額定電壓,因此應(yīng)將電壓表并接在滑動(dòng)變阻器的兩端,這樣小燈泡兩端的電壓等于6V 減去電壓表的示數(shù)。 答案: (16; (20.6; (33; (4“10、1A ”;(5如圖19。課后練習(xí)1.用電流表、電壓表測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn):(1在連接電路的過程中,開關(guān)始終是_(填“斷開”或“閉合”的;(2根據(jù)圖所示實(shí)物連接情況,閉合開關(guān)前滑片P 若在B 端,線的M 端應(yīng)接滑動(dòng)變阻器的_端;(填“A ”或“B ”,并在圖中連接3R10V-315PC DA BPMS(3根據(jù)實(shí)物連接圖畫出電路圖;(4滑片P 移動(dòng)到某一位置時(shí),電流表、電壓表讀數(shù)如圖所示.001523315A V-0.6 3 315I=_A ,U=_V ,電阻R=_2.如圖所示的電路中,電源電壓6V 保持不變,定值電阻的阻值為10,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20。當(dāng)開關(guān)閉合,滑片由b 端向a 端移動(dòng)的過程中,以下說法正確的是 ( 3(3測(cè)得燈泡的阻值為_(計(jì)算結(jié)果取兩位小數(shù)7.如圖所示電路,電源電壓不變。在滑動(dòng)變阻器的滑片p移動(dòng)的過程中,電壓表的示數(shù)變化范圍是05V,電流表示數(shù)相應(yīng)的變化范圍是1.5A1.0A,求:R2的阻值;電池的電壓是多少伏?8.如圖所示電路中,電源電壓和燈絲電阻均保持不變?；瑒?dòng)變阻器R W滑片P由某點(diǎn)A滑至某點(diǎn)B時(shí),其電阻