歐姆定律專題多種方法測電阻

1、歐姆定律專題：多種方法測電阻一、 伏安法測電阻伏安法測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出未知電阻x的電壓、電流，再用歐姆定律的變形公式求出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)：(1) 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。(2) 滑動(dòng)變阻器的作用：(3) 本實(shí)驗(yàn)中多次測量的目的是：測出小燈泡在不同情況（亮度）下的電

2、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?；瑒?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），測出對應(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12微弱發(fā)光1.53正常發(fā)光2.5同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中，用手感受燈泡在

3、不同亮度下的溫度。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：（我們對比一個(gè)實(shí)驗(yàn)如圖2：用電壓表、電流表測定值電阻的阻值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？我們在前面學(xué)過，影響電阻大小的因素有哪些？（材料、長度、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)

4、。二、 測電阻的幾種特殊方法1. 只用電壓表，不用電流表方法一： 如果只用一只電壓表，用圖3所示的電路可以測出未知的阻值。具體的作法是先用電壓表測出x兩端的電壓為x；再用這只電壓表測出定值電阻0兩端的電壓為0。根據(jù)測得的電壓值x、0和定值電阻的阻值0，可計(jì)算出的值為： 表達(dá)式推導(dǎo)過程： 用這種方法測電阻時(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所示的電路可以測出未知的阻值。具體的作法是先閉合1，讀出電壓表的示數(shù)為X，再同時(shí)閉合1和2，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為。根據(jù)測得的電壓值X、和定值電阻的阻值R0。根據(jù)分壓公式可計(jì)算出RX的值：表達(dá)式推導(dǎo)過程： 方法

5、三： 如果只用一個(gè)電壓表，并且要求只能連接一次電路，用圖5所示的電路可以測出未知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)X；把滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至A端，記下電壓表示數(shù)。根據(jù)測得的電壓值X、和滑動(dòng)變阻器的最大阻值RAB，可計(jì)算出RX的值：以上方法，需要測量兩次電壓，所以也叫“伏伏法”；根據(jù)所給器材有電壓表和一個(gè)已知阻值為R0的電阻或一個(gè)已知最大阻值為RAB的滑動(dòng)變阻器，所以又叫“伏阻法”。表達(dá)式推導(dǎo)過程： 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所示的電路可以測出未知的阻值。先后用電流表測出通過R0和RX的電流分別為I0、IX，根

6、據(jù)測得的電流值I0、IX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：表達(dá)式推導(dǎo)過程：方法二： 用圖7所示的實(shí)驗(yàn)電路也可以測出未知RX的阻值。先閉合開關(guān)S1，讀出電流表的示數(shù)為I0，再斷開S1閉合S2，讀出這時(shí)電流表的示數(shù)為IX。根據(jù)測得的電流值I0、IX和定值電阻的阻值R0。根據(jù)分流公式可計(jì)算出RX的值：表達(dá)式推導(dǎo)過程：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出未知RX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

7、源電壓為，當(dāng)只閉合S1時(shí)，根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR,可得I1（RX R0）；當(dāng)再同時(shí)閉合S1、S2，R0被短路，這時(shí)有：I2 RX 。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出未知的阻值。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IA，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 IB。根據(jù)測得的電流值IA、IB和定值電阻的阻值RAB。同樣可計(jì)算出RX的值：以上方法，需要測量兩次電流，所以也叫“安安法”；根據(jù)所給器材有電流表和一個(gè)已知阻值為R0的電阻或一個(gè)已知最大阻值為RAB的滑動(dòng)變阻器，所以又叫“安

8、阻法”?？傊?，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(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)。3. 等效替代法方法一： 用圖10所示的電路也可以測出未知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)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11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(dòng)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

9、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(shí)電阻箱的示數(shù)即為待測電阻RX的阻值，即RX=R0。等效替代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)志作用。三、 典型例題例題1、 有一個(gè)阻值看不清的電阻器Rx，要測出它的電阻值。(1) 小明按圖12的電路圖連接好電路，檢查無誤后閉合開關(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，請你指出其中的三個(gè)錯(cuò)誤或不妥之處。 ； ； 。例題2、 物理課上老師請同學(xué)們設(shè)計(jì)一個(gè)測量未知電阻Rx的實(shí)

10、驗(yàn)，各組同學(xué)都提出了自己的設(shè)計(jì)方案，下列是兩組同學(xué)的設(shè)計(jì)情況。(1) 甲組同學(xué)決定采用伏安法，請你在虛線方框內(nèi)幫他畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。并說明所需測量的物理量：_； _；(2) 乙組同學(xué)設(shè)計(jì)了不同的方案，經(jīng)討論后同學(xué)們達(dá)成共識(shí)，設(shè)計(jì)的電路如圖15，以下是他們的實(shí)驗(yàn)操作步驟：按電路圖連接好實(shí)物電路。_。_。(3) 請你用所測物理量寫出兩種方案未知電阻Rx的數(shù)學(xué)表達(dá)式：甲組：Rx=_。乙組：Rx=_。例題3、 要測一個(gè)阻值未知的電阻x的阻值提供的器材：電源（電壓不變）、兩個(gè)開關(guān)、一個(gè)電流表、一個(gè)已知阻值為0的定值電阻和若干條導(dǎo)線。請你想辦法測出x的阻值，要求只需連接一次電路即可，寫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。例

11、題4、 現(xiàn)在要測定標(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)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。例題參考答案例題1、 分析與解：(1)在對電壓表、電流表讀數(shù)時(shí)，要先看清接線柱找到對應(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

12、據(jù)接線柱確定是按00.6A量程進(jìn)行讀數(shù)，對應(yīng)的分度值為0.02A，因此讀數(shù)為0.2A+0.02A×6=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，選小量程測量結(jié)果要相對準(zhǔn)確些。答案:（1）0.32；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，無法改變電阻大??；電壓表的量程選大了。例題2、

13、分析與解：本題同時(shí)考查了伏安法測電阻和只用一只電流表測電阻兩種不同的電阻測量方法。在伏安法測電阻的電路圖中，要用一只電壓表和一只電流表分別來測未知電阻的電壓和電流，特別是別忘了串聯(lián)一只滑動(dòng)變阻器，需要測量的物理量是未知電阻的電流和電壓。只用一只電流表來測電阻，電源電壓未知，如果只測出一次電流值，無法求出未知電阻的阻值，我們可以設(shè)法測出兩次電流值，分流公式解出未知電阻Rx的阻值。具體做法是：先斷開開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)為1；再閉合開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)為2，再根據(jù)分流公式求出和電源電壓。答案:（）如圖16 未知電阻兩端的電壓；通過未知電阻和電流。（）斷開開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)為1閉合開關(guān)，讀出電

14、流表的示數(shù)為2（）；10（21）。例題3、 分析與解：本題考查了只用一只電流表測電阻的方法。只用一只電流表來測電阻，電源電壓未知，如果只測出一次電流值，無法求出未知電阻的阻值，我們可以設(shè)法測出兩次電流值，再利用并聯(lián)分流公式解出未知電阻Rx的阻值；或電源電壓一定，利用局部短路，列出等式。答案：1電路圖(見圖17)：2實(shí)驗(yàn)步驟：(1)按照電路圖連接好電路(2)閉合開關(guān)S1，斷開S2，記下電流表示數(shù)I(3)閉合開關(guān)S2，斷開S1，記下電流表示數(shù)I2(4)整理實(shí)驗(yàn)器材。3待測電阻x的表達(dá)式： （也可以：）1電路圖(見圖18)：2實(shí)驗(yàn)步驟：(1)按照電路圖連接好電路(2)只閉合開關(guān)S1，記下電流表示數(shù)I1 (3)開關(guān)S1、S2都閉合，記下電流表示數(shù)I2 (4)整理實(shí)驗(yàn)器材。3待測電阻x的表達(dá)式：例題4、 分析與解：本題是一道運(yùn)用伏安法測電阻的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題，主要考查伏安法測電阻的原理、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