论文部分内容阅读
电阻是电学中一个重要的物理量,用实验的方法测定该量一直是高考的重要考查点。如何使学生正确解答这类问题?通过多年的教学经验得出,从实验原理出发解决电阻测量问题,是最好的解题方法。
方法一:电阻定律法
这种方法的原理是电阻定律:R=ρL/S。实验器材有待测电阻(金属丝)、米尺、游标卡尺。实验时先用米尺测出金属丝的长度L,再用游标卡尺测出金属丝的直径D,进而求出横截面积S,由R=ρL/S算出R。
此种方法存在测量误差,适用于测量金属丝的电阻。
方法二:欧姆表测量法
这种方法的实验原理是全电路欧姆定律。实验器材有待测电阻、欧姆表。实验时先对欧姆表进行机械调零,然后试触选取合适档位,进行欧姆调零,由示数×倍率计算出R。
这种方法是最直接的测电阻的方法,由于欧姆表的估读误差比较大,一般用于粗测或冷电阻的测量。
方法三:伏安法测电阻
这种方法的实验原理是部分电路欧姆定律:R=u/I。实验器材有待测电阻、电压表、电流表、电源、导线、电键、滑动变阻器。有两种基本的电路:其一是电流表的外接法(如图1),其二是电流表的内接法(如图2)。
实验时用电流表测量出通过待测电阻的电流I,用电压表测出待测电阻两端的电压U,再根据R=u/I求出待测电阻的阻值。为了使测量误差较小,实验时一般利用滑动变阻器阻值的变化来进行多次测量求出平均值,以减小实验误差。
每种方法都有误差,但外接法适用于测较小电阻,测量值比真实值偏小。内接法适用于测较大电阻,测量值比真实值偏大。
方法四:伏阻法
这种方法的实验原理是串联电路的分压原理。实验器材有待测电阻、电压表、电源、导线、电键、定值电阻R0。电路图如图3,当开关掷向b时,电压表测量的是电源两端的电压U;当开关掷向a时,电压表测量的是Rx两端的电压Ux。故有:Rx= R0= R0。
这种方法测量精确度高,但需要使用稳压电源。
方法五:安阻法
这种方法的实验原理是并联电路的分流原理。实验器材有待测电阻、电流表、电源、导线、电键、定值电阻R0,实验电路图如图4。实验时先闭合S1、S2,将定值电阻单独接入电路,读出这时电流表的读数I1,然后断开S2再将定值电阻与待测电阻串联接入电路,读出这时电流表的读数I2。因为电源电压不变,所以有:I1R0=I2(R0+Rx),因此有Rx=-R0。
这种方法测量精确度高,但也需要用稳压电源。
方法六:等效法
这种方法的实验原理是等效替代原理。实验器材有待测电阻、滑动变阻器、电键、电阻箱、导线、电压(电流)表,实验电路如图5。其中 Rx是待测电阻,R是滑动变阻器,R0是电阻箱(电阻箱的最大电阻值大于Rx)。
(1)按照电路图连接好电路,在闭合开关前,将滑动变阻器R的滑片P置于阻值最大端,并且将电阻箱R0的阻值调至最大。
(2)闭合开关S。
(3)闭合开关S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
(4)断开开关S2,闭合开关S1,保持滑动变阻器R的电阻不变,调节电阻箱R0的阻值,使电流表的示数仍为I,读出此时电阻箱的阻值,就是我们测得的待测电阻的阻值。
用等效法测量电阻也可以不用电流表而用电压表。如图6
等效法测量精确度高,不需要计算,方法简单,但必须有电阻箱。
方法七:半偏法测量电压表或电流表内阻(不再讲述)
例(2001年理科综合改编)实验室中现有器材如下:电池E,电动势约10V,内阻1Ω;电流表A1,量程10A,内阻约为0.2Ω;电流表A2,量程300mA,内阻约为5Ω;电流表A3,量程250mA,内阻约为5Ω;电阻箱最大值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω;滑动變阻器R2最大阻值100Ω;单刀单掷开关S,导线若干。要求测定电流表A3的内阻。
(1)画出实验电路。
(2)要测量的物理量有哪些?
(3)用这些物理量表示出待测电阻的计算公式。
解析:从题中所给器材看我们可以选用替代法,但是题中只给了一个普通的开关,如选用此法要对电路进行拆卸,比较麻烦。对于电流表或电压表在实际应用中我们可以把它们看成可以读出自身电流或电压的电阻,此题中给了三个电流表,但量程为10A的不能用,因为其它两个为毫安级,用它误差会太大。这样就剩下两个电流表(其中一个又是待测电阻),一个电阻箱,符合并联电路关系测量,但电流表内阻又不能忽略,
综上所述电路可以演变为图7,这时A3可以测出自身电流大小I3,A2所测为通过A3与电阻箱的总电流I总,通过电阻箱的电流IR=I总-I3,
解:(1)电路如图7,
(2)需要测量的物理量有:待测电表的电流I3,通过电流表A2的电流I总,此时电阻箱的阻值R。
(3)表达式为RA3= R(I总-I3)/ I3
总之,电阻的测量方法多种多样,从有关电阻的知识入手是电阻测量的基本出发点。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
方法一:电阻定律法
这种方法的原理是电阻定律:R=ρL/S。实验器材有待测电阻(金属丝)、米尺、游标卡尺。实验时先用米尺测出金属丝的长度L,再用游标卡尺测出金属丝的直径D,进而求出横截面积S,由R=ρL/S算出R。
此种方法存在测量误差,适用于测量金属丝的电阻。
方法二:欧姆表测量法
这种方法的实验原理是全电路欧姆定律。实验器材有待测电阻、欧姆表。实验时先对欧姆表进行机械调零,然后试触选取合适档位,进行欧姆调零,由示数×倍率计算出R。
这种方法是最直接的测电阻的方法,由于欧姆表的估读误差比较大,一般用于粗测或冷电阻的测量。
方法三:伏安法测电阻
这种方法的实验原理是部分电路欧姆定律:R=u/I。实验器材有待测电阻、电压表、电流表、电源、导线、电键、滑动变阻器。有两种基本的电路:其一是电流表的外接法(如图1),其二是电流表的内接法(如图2)。
实验时用电流表测量出通过待测电阻的电流I,用电压表测出待测电阻两端的电压U,再根据R=u/I求出待测电阻的阻值。为了使测量误差较小,实验时一般利用滑动变阻器阻值的变化来进行多次测量求出平均值,以减小实验误差。
每种方法都有误差,但外接法适用于测较小电阻,测量值比真实值偏小。内接法适用于测较大电阻,测量值比真实值偏大。
方法四:伏阻法
这种方法的实验原理是串联电路的分压原理。实验器材有待测电阻、电压表、电源、导线、电键、定值电阻R0。电路图如图3,当开关掷向b时,电压表测量的是电源两端的电压U;当开关掷向a时,电压表测量的是Rx两端的电压Ux。故有:Rx= R0= R0。
这种方法测量精确度高,但需要使用稳压电源。
方法五:安阻法
这种方法的实验原理是并联电路的分流原理。实验器材有待测电阻、电流表、电源、导线、电键、定值电阻R0,实验电路图如图4。实验时先闭合S1、S2,将定值电阻单独接入电路,读出这时电流表的读数I1,然后断开S2再将定值电阻与待测电阻串联接入电路,读出这时电流表的读数I2。因为电源电压不变,所以有:I1R0=I2(R0+Rx),因此有Rx=-R0。
这种方法测量精确度高,但也需要用稳压电源。
方法六:等效法
这种方法的实验原理是等效替代原理。实验器材有待测电阻、滑动变阻器、电键、电阻箱、导线、电压(电流)表,实验电路如图5。其中 Rx是待测电阻,R是滑动变阻器,R0是电阻箱(电阻箱的最大电阻值大于Rx)。
(1)按照电路图连接好电路,在闭合开关前,将滑动变阻器R的滑片P置于阻值最大端,并且将电阻箱R0的阻值调至最大。
(2)闭合开关S。
(3)闭合开关S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
(4)断开开关S2,闭合开关S1,保持滑动变阻器R的电阻不变,调节电阻箱R0的阻值,使电流表的示数仍为I,读出此时电阻箱的阻值,就是我们测得的待测电阻的阻值。
用等效法测量电阻也可以不用电流表而用电压表。如图6
等效法测量精确度高,不需要计算,方法简单,但必须有电阻箱。
方法七:半偏法测量电压表或电流表内阻(不再讲述)
例(2001年理科综合改编)实验室中现有器材如下:电池E,电动势约10V,内阻1Ω;电流表A1,量程10A,内阻约为0.2Ω;电流表A2,量程300mA,内阻约为5Ω;电流表A3,量程250mA,内阻约为5Ω;电阻箱最大值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω;滑动變阻器R2最大阻值100Ω;单刀单掷开关S,导线若干。要求测定电流表A3的内阻。
(1)画出实验电路。
(2)要测量的物理量有哪些?
(3)用这些物理量表示出待测电阻的计算公式。
解析:从题中所给器材看我们可以选用替代法,但是题中只给了一个普通的开关,如选用此法要对电路进行拆卸,比较麻烦。对于电流表或电压表在实际应用中我们可以把它们看成可以读出自身电流或电压的电阻,此题中给了三个电流表,但量程为10A的不能用,因为其它两个为毫安级,用它误差会太大。这样就剩下两个电流表(其中一个又是待测电阻),一个电阻箱,符合并联电路关系测量,但电流表内阻又不能忽略,
综上所述电路可以演变为图7,这时A3可以测出自身电流大小I3,A2所测为通过A3与电阻箱的总电流I总,通过电阻箱的电流IR=I总-I3,
解:(1)电路如图7,
(2)需要测量的物理量有:待测电表的电流I3,通过电流表A2的电流I总,此时电阻箱的阻值R。
(3)表达式为RA3= R(I总-I3)/ I3
总之,电阻的测量方法多种多样,从有关电阻的知识入手是电阻测量的基本出发点。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文