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【摘要】欧姆定律提供了一种测电阻的方法——伏安法。它的原理是利用电流表测出通过Rx的电流,用电压表测出加在Rx两端的电压(如图1),根据欧姆定律的变形公式R=求出Rx的阻值。
【关键词】伏安法;实验方法;测量电阻
【中图分类号】G634.7 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2017)16-0267-01
伏安法是测电阻最基本的方法,如果只给其中的一个电表,又如何测Rx的值呢?在学习了基本方法的基础上可进一步拓展,设计构建解决问题的途径和方案。
若只给一只电流表或电压表,一只已知电阻值的电阻R0,一个已知最大阻值的滑动变阻器,一个电源,单刀单掷开关各一个,遵循串、并联电路的规律和欧姆定律,设计相应的测电阻的电路图,推导出Rx的表达式,计算出Rx
一、用电流表巧测未知电阻Rx的值
方案(一)通过改变电流表的连接位置测Rx值。
如图2,闭合开关S,测得通过R0的电流为I0,把电流表改接在Rx支路,测出通过Rx的电流Ix,由欧姆定律和并联电路的电压关系建立等式I0R0=IxRx,则Rx=RO。
方案(二)使用单刀双掷开关,不改变电流表的连接位置测Rx值。
如图3,将开关S先后接a、b分别测出通过R0、Rx电流I0、Ix,因电源电压不变,建立等式关系I0R0=IxRx,则Rx=RO。
方案(三)通过闭合、断开S改变电路连接形式测Rx值
如图4,将开关接在R0支路上,S断开时,测出通过Rx的电流Ix,则加在Rx两端的电压为电源电压U=IxRx,S闭合时,测出干路上的电流I,则R0支路的电流为I0=I-Ix,加在R0两端的电压为U=(I-Ix)R0,因电源电压不变,所以IxRx=(I-Ix)R0,得Rx=R0。
如图5,开关S与R0并联,S断开,测得电路中电流为I,加在R0、Rx两端的电压为电源电压U=I(Ro+Rx);S閉合时,R0被短路,电路中有效电阻为Rx,通过电流表测出Rx的电流为Ix,Rx两端的电压U=IxR0,则推得Rx=R0。
二、用电压表巧测未知电阻Rx的值
(一)用改变电压表的连接位置测Rx的电阻值。如图6所示,闭合开关S,测得R0两端的电压U0,然后把电压表改接在Rx两端,测得其电压为Ux,因Ro、Rx串联,则,求得Rx=RO。
(二)使用单刀双掷开关,不改变电压表的连接位置测Rx的值,如图7所示,当S接a端时,测得R0两端的电压为U0,当S接b端时,Rx两端的电压为Ux,根据I=,结合串联电路的特点,得出Rx=RO。
(三)通过开关的通、断改变电路的连接方式,测Rx的值。
如图8所示,闭合S,R0被短路,测得Rx两端的电压为U1=U;断开S,测得Rx两端的电压为U2=Ux,由串联电路中总电压与各部分电路的电压关系得出R0两端的电压U0=U-Ux,根据欧姆定律及串联电路中电流的关系,推得Rx=RO。
三、通过滑动变阻器、电流表(或电压表)测未知电阻Rx的值
已知滑动变阻器的最大电阻值为R,移动滑片改变电路形式,测Rx值。
(一)如图9所示,闭合开关S,先将滑片P调至a端,测得通过Rx的电流为Ix,再将滑片P调至b端,测得Rx通过的电流为I,则IxRx=I(Rx+R),可得Rx=R.
(二)如图10所示,闭合开关S,调节滑片P,测得P在a、b端时,Rx两端的电压分别为U1=U和U2=Ux,由此可得,所以Rx=R.
综合上述,在测定未知电阻Rx时具有多样性,但一条主线贯穿始终,目标明确,不论是何种情况,总是要测定或推导出加在Rx两端的电压,通过Rx的电流,根据串、并联电路的规律和欧姆定律,就可推导计算出Rx=。
参考文献
[1]义务教育教科书九年级物理全一册.
[2]义务教育教科书教师教学用书.
【关键词】伏安法;实验方法;测量电阻
【中图分类号】G634.7 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2017)16-0267-01
伏安法是测电阻最基本的方法,如果只给其中的一个电表,又如何测Rx的值呢?在学习了基本方法的基础上可进一步拓展,设计构建解决问题的途径和方案。
若只给一只电流表或电压表,一只已知电阻值的电阻R0,一个已知最大阻值的滑动变阻器,一个电源,单刀单掷开关各一个,遵循串、并联电路的规律和欧姆定律,设计相应的测电阻的电路图,推导出Rx的表达式,计算出Rx
一、用电流表巧测未知电阻Rx的值
方案(一)通过改变电流表的连接位置测Rx值。
如图2,闭合开关S,测得通过R0的电流为I0,把电流表改接在Rx支路,测出通过Rx的电流Ix,由欧姆定律和并联电路的电压关系建立等式I0R0=IxRx,则Rx=RO。
方案(二)使用单刀双掷开关,不改变电流表的连接位置测Rx值。
如图3,将开关S先后接a、b分别测出通过R0、Rx电流I0、Ix,因电源电压不变,建立等式关系I0R0=IxRx,则Rx=RO。
方案(三)通过闭合、断开S改变电路连接形式测Rx值
如图4,将开关接在R0支路上,S断开时,测出通过Rx的电流Ix,则加在Rx两端的电压为电源电压U=IxRx,S闭合时,测出干路上的电流I,则R0支路的电流为I0=I-Ix,加在R0两端的电压为U=(I-Ix)R0,因电源电压不变,所以IxRx=(I-Ix)R0,得Rx=R0。
如图5,开关S与R0并联,S断开,测得电路中电流为I,加在R0、Rx两端的电压为电源电压U=I(Ro+Rx);S閉合时,R0被短路,电路中有效电阻为Rx,通过电流表测出Rx的电流为Ix,Rx两端的电压U=IxR0,则推得Rx=R0。
二、用电压表巧测未知电阻Rx的值
(一)用改变电压表的连接位置测Rx的电阻值。如图6所示,闭合开关S,测得R0两端的电压U0,然后把电压表改接在Rx两端,测得其电压为Ux,因Ro、Rx串联,则,求得Rx=RO。
(二)使用单刀双掷开关,不改变电压表的连接位置测Rx的值,如图7所示,当S接a端时,测得R0两端的电压为U0,当S接b端时,Rx两端的电压为Ux,根据I=,结合串联电路的特点,得出Rx=RO。
(三)通过开关的通、断改变电路的连接方式,测Rx的值。
如图8所示,闭合S,R0被短路,测得Rx两端的电压为U1=U;断开S,测得Rx两端的电压为U2=Ux,由串联电路中总电压与各部分电路的电压关系得出R0两端的电压U0=U-Ux,根据欧姆定律及串联电路中电流的关系,推得Rx=RO。
三、通过滑动变阻器、电流表(或电压表)测未知电阻Rx的值
已知滑动变阻器的最大电阻值为R,移动滑片改变电路形式,测Rx值。
(一)如图9所示,闭合开关S,先将滑片P调至a端,测得通过Rx的电流为Ix,再将滑片P调至b端,测得Rx通过的电流为I,则IxRx=I(Rx+R),可得Rx=R.
(二)如图10所示,闭合开关S,调节滑片P,测得P在a、b端时,Rx两端的电压分别为U1=U和U2=Ux,由此可得,所以Rx=R.
综合上述,在测定未知电阻Rx时具有多样性,但一条主线贯穿始终,目标明确,不论是何种情况,总是要测定或推导出加在Rx两端的电压,通过Rx的电流,根据串、并联电路的规律和欧姆定律,就可推导计算出Rx=。
参考文献
[1]义务教育教科书九年级物理全一册.
[2]义务教育教科书教师教学用书.