电阻测量实验之知识梳理

1、文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持 6 电阻测量实验之知识梳理 电阻的测量是高中物理的一个重要实验，也是近几年各地高考的热点问题。所测量阻值的电学元件有: 金属、半导体、电流表、电压表等，所用的方法归纳如下图： 电 阻 的 测 量 用多用电表的欧姆挡测电阻大小 用电流表、电压表测电阻大小- 非常规法- 电流表并接法 用电流表、电阻箱测电阻大小（等效替代法、电流半偏法） L常规法 用电压表、电阻箱测电阻大小（等效替代法、电压半偏法） 一、用电流表、电压表测电阻的大小（常规法） 所谓常规接法，指用多用电表的欧姆挡测金属导体的的电阻。同学们要掌握以下几点：电流表内接法 和外接

2、法的选择；滑动变阻器改变电路中电流或电压时串联限流和并联分压两种接法的选择；电表量程的 选择等。 【例1】已知电阻丝的电阻约为 有 （只填代号） 0.6A，内阻是0.5 3A，内阻是0.1 3V，内阻是6k 15V，内阻是30k A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 量程是 量程是 量程是 量程是 阻值为 阻值为 蓄电池 10 ，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材 。画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图。 的电流表； 电流表；j 电压表；| 电压表！ 01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器； 010，额定电流为2A的滑动变阻器； （6V）； 开关一个，导线若干；

3、选用实验器材一般应根据实验原理掌握 能保持实验的正常进行； I 可行”、精确”和方便”的原则。可行”是指选用的实验器材要 精确”是指选用的实验器材要考虑尽可能减小实验误差（如电表的指针偏转要求 较大）；方便”是指选用的实验器材要便于操作。 二、用电流表、电压表测电阻的大小（非常规法） 所谓非常规接法，是指电表在使用过程中不按常规的接法。我们先来认识磁电式电表的表头，其内部 结构如图所示。基本的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用而偏转。 过改装后成为电流表和电压表。因此电流表可以测电流，也可以 测电压；反之电压表也可测电流。 【 例 2 】 实 验 【例3】从下表中选出适当的实验器材，设计一电路

4、来测量 室流表A1的内阻1.要求方法简捷，有尽可能高的测量精度， 内测得多组数据。 有 表头有一满电流 Ig和电阻Rg，通 电 mV 器材（代号） 规格 电流表（A1） 量程10mA，内阻1,待测（约40Q） 并 ，量程为150mV ,要比较精确地测量其内阻 （约为150Q）o 实验室提供如下器材：干电池E（电动势为1.5V），滑动变阻器 R （0 50Q）,电流表0 （有1.5mA , 15mA与150mA三个量程） 及开关S。画出测量电压表内阻的电路图，电流表 A应选用的量 电流表（A2） 量程 500 A,内阻2=750Q 电压表（V） 量程i0V，内阻3=i0Q 电阻（Ri） 阻值约i

5、00Q，作保护电阻用 滑动变阻器（R2 ） 总阻值约50 Q 电池（E） 电动势i.5V，内值很小 开关一只，导线若干 （i ）画出电路图，标明所用器材的代号； （2）若选测量数据中的一组来计算ri，列出计算电流表 Ai | 所用的表达式并说明各符号的意义。| 总之，电流表不仅能测电流， 也能测电压；电压表不仅能测电 | 压，也能测电流。我们在实际测量中要灵活应用。| 三、用电流表、电阻箱（定值电阻）测电阻大小| 1、 若没有电压表，但有二只电流表和电阻箱（定值电阻），贝U | 可用一只电流表和电阻箱（定值电阻）串联替代电压表，设计电路如 图i所示。 2、半偏法：若只有一只电流表和电阻箱，则可

6、用电流表半偏法测电流表的 电阻。 【例4】利用如图 2所示的电路测量电流表的内阻（图中电源的电动势 E=4V ）:先闭合Si,调节R,使电流表指针偏转到满刻度 （满偏电流lg=300y A）; 再闭合S2，保持R不变，调节R/,使电流表指针偏转到满刻度的 2/3，读出此 时皮的阻值为200Q，则电流表内阻的测量值 Rg为多大？ 3、并联分流法：在用实验测量电阻时，如果没有符合要求的电压表，将待 测电阻与已知电阻并联，分别测出待测流过电阻 Rx和已知电阻R的电流li和I2 , 由并联分流规律即可求出 Rx的值。 【例5】如图3为测量电阻的电路，Rx为待测电阻，R的阻值已知。R为保 护电阻，阻值未

7、知。电源 E的电动势未知，Si、S2均为单刀双掷开关， A为电 流表，其内阻不计。试写出测量 Rx的步骤和计算公式。 4、完全替代法：若只有一只电流表和电阻箱，则可用完全替代法测电阻的 阻值。 【例6】某同学用以下器材测量电阻：电流计，电阻箱，单刀双掷 开关，待测电阻，电源，滑动变阻器（起调节回路的电流和保护作用） 测量电路如图4所示。实验方法是利用单刀双掷开关分别将电阻箱和待测电阻 接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。则本实验中 开关应先接通的是含有 （填 待测电阻”或电阻箱”）的电路。用开 关变换电路，调节电阻箱时，应使两次测量的 大小相同，这时待 测电阻的值可以从上

8、读出。 四、用电压表、电阻箱（或定值电阻）测电阻大小 1、 若没有电流表，但有二只电压表和电阻箱（定值电阻），则可用一只电 压表Vi和电阻箱（定值电阻）并联替代电流表，设计电路如图5所示。 Ai Rx k Rx E S1亠j E Si r Rx图2 R2 图4 I R R/ 2、半偏法：若只有一只电压表和电阻箱，则可用电压表半偏法测电压 表的电阻。 【例7】现有一量程为 3V的电压表，内阻约 3kQ。为了较准确地测量 其内阻，在没有电流表的情况下， 某同学设计了如图所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内电阻。 （i ）他的主要操作步骤如下： 端。 A、按图6所示连接电路图，滑动变阻器的滑片

9、滑到 B、 闭合开关S2和开关Si,调节Ro使电压表指针指到 。 ，记下此时R的 b 图6 （填代号） C、保持Ro的滑片不动，断开开关 S2，调节R，使电压表的指针指到 值，则所测电压表的内电阻Rv为此时的R值。 （2 ）本实验中，若提供以下器材： A、电池组（电动势 4V） B、电阻箱（0999 Q） C、电阻箱（09999 Q ） D、滑动变阻器（020 Q, 1A） E、滑动变阻器（01kQ, 0.5A） 为完成上述实验，电阻箱 R应选，滑动变阻器 R。应选_ （3）用上述方法测出的电压表内阻的测量值Rv （填 大于” 等于”或 小于”电压表内阻 的真实值. 3、串联分压法：若待测电阻

10、为高值电阻，由于流过高值电阻的电流太小不便有电流表测量时，可用 一已知内阻的电压表，采用非常规接法可以测出高值电阻值。 【例8】一只电压表，量程已知，内阻为Rv。另有一电源（电! 动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）。请用这只电压 | I 表、电源、一只开关和若干导线，设计测量某一高值电阻Rx实验| I I 方法。（已知Rx的值与Rv相差不大）| I 4、完全替代法：若只有一只电压表和电阻箱，则可用完全替 代法测电阻的阻值，如图 8所示。先合上开关 S1,把单刀双掷开关 S2打到1, 调节滑动变阻器的阻值，使电压表有一合适的示数U。再把单刀双掷开关 S2打 到2，调节电阻箱的阻值，使电

11、压表的示数仍为U0,则此时电阻箱的示数即为 待测电阻Rx的阻值。 总之，用伏安法测电阻的基本原理是测定电阻两端的电压和流过电阻的电 流。在缺少器材（电流表或电压表）的情况下，我们可用间接的方法得到电压值 或电流值，仍然可以测量电阻的阻值。因此，在进行实验复习时要特别重视原理的理解，这是实验设计的 基础。 【例题之分析与解】 【例1之分析与解】 先选电源：G。 选电流表 电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器时干路电流最大值lmax= 10 A =0.6A，因此电流表选 A。 若选B表，会有以下不足：首先 0.6A电流太小，指针偏转范围不足刻度 盘的三分之一，读数时误差较大，其次电流表满偏电流

12、越大，最小刻度即精确 度越低，故不选B。 选电压表 若选C表，量程3V，则干路总电流要被控制在0.3A以下，由上所选 A电流表，指针偏转可较大。 一 6 1 一 1 2 若选D表，量程15V，电源6V,=，此时电压表指针偏转范围不满足指针在 刻度盘范 152.533 围，加之15V量程时，精确度太低，为实现电压和电流表精确度的匹配，应选C表而不选D表。 选变阻器 由上已选量程是 3V的电压表，滑动变阻器用限流接法时，选010的阻值太小（回路电流超电流 表量程），选用01000的阻值太大（调节不方便）。因此决定滑动变阻采用分压电路连接方式。由于电 阻丝阻值约为10 ，为在3V、0.3A以下范围内

13、调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选010 的。不应选用01000的滑动变阻器，一是因为其阻值太大，调压不灵敏，二是满足要求的情况下，应 尽量选用小规格的器材。 确定电流表的接法。由Rx=10，Ra=0.5 ，Rv=6k 可得。为减小 Ra分压带来误差，应选电流 表外接。 【例2之分析与解】 的读数为1.05mA，则 R1 R2 L,匕 电压表两端的电压可自己读出，只要串联电流表，读出流过和电流，根据欧姆 定律可求得电压表的内阻。由于用图示的电路测量电压表的内阻。由于滑动变阻器 的最大阻值很小于电压表的内阻，为了提高测量的精确度（电压表两端的电压变化 较大），滑动变阻器需分压接法。电

14、路图如图所示。再估计流过电压表的电流，当电 压表满偏时，电流约 1mA，因此电流表的量程选 1.5mA。 电路中若合上S，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV，电流表0 电压表的内阻Rv为143。 【例3之分析与解】 流过电流表A1的电流可自己读出，只要测出电流表两端的电压，根据欧姆定 律可求得电压表的内阻。 估计电流表A1满偏时两端的电压约为 0.4V,用电压表测 量电压指针偏转太小，不合适。由于电流表A2的内阻和满偏电流已知，可用作电 压表使用，量程为 U=I r2=0.375V。为了安全，用电阻 R1与电流表A1串联，起保 护作用。由于滑动变阻器的最大阻值（约50 Q）很小于电流

15、表内阻和保护电阻之 和（约140Q）,为了提高测量的精确度（流过电流表的电流变化较大），滑动变阻 器需分压接法。电路图如图所示。 I r 若在某次测量中，电流表A1和电流表A2的读数分别为11和12，则1=丄。 丨1 【例4之分析与解】 闭合S1 ,电流表指针偏转到满刻度时，回路中的总电阻值约 13kQo再闭合S2,当R/的阻值为200Q , 电流表指针偏转到满刻度的 2/3，由此可见，Rg的阻值肯定小于 虔。因此，电阻R的阻值很大，即R R/, 2 2 闭合开关S2后，可以认为回路中的总电流Ig不变，调节RJ使电流表指针偏转到满刻度的（即土 Ig） 3 3 11 时，通过R/的电流为Ig，根

16、据并联电路的电流分配可知：电流表的电阻Rg= R/=100Q。 32 本题是学生实验中用半偏法测电流表的电阻的变形，只要理解用半偏法测电流表电阻的原理，就不难 求解。如果只是死记结论，碰到这类题目可能就会无从下手。 【例5之分析与解】 由于电流表的内阻不计，R的阻值已知，因此用并联分流法可求解。步骤为： 将S2向d闭合，S1向a闭合，记下电流表读数 11,为流过Rx的电流。 将S2向c闭合，S1向b闭合，记电流表读数12，为为流过R的电流。 12 由于Rx与R并联，根据并联分流规律即可求出Rx=R。 丨1 【例6之分析与解】 先合上开关S1，把单刀双掷开关 S2打到1，调节滑动变阻器的阻值，使电流表有一合适的示数I。 再把单刀双掷开关 S2打到2，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为Io,则此时电阻箱的示数即为待测电阻Rx的阻值。 【例7之分析与解】 当滑动变阻器并联部分的电阻远小于电压表内阻的情况下，并联部分电压基本不变。因此，断开开关 S2，R与Rv串联，当电压表半偏时，R与Rv的电压相等，则 Rv等于R。 （1 ）的正确答案应为左端；满刻度；满刻度的一半。 （2） 实际上，断开开关S2,电阻箱连入电路以后， 电路的总电阻变大了， aP端的电压也将变大一点， 为了减小由此产生的对 aP端电压的影响，滑动变阻器的左端部分