伏安法测电阻及其拓展_图文

1、学科教师辅导讲义讲义编号:组长签字:签字日期:(一伏安法测电阻伏安法测电阻是初中物理中一个重要的实验,本实验可以利用电压表和电流表分别测出未知电阻R x的电压、电流,再用欧姆定律的变形公式求出R x的阻值。由于电压表也叫伏特表,电流表也叫安培表,所以这种用电压表、电流表测电阻的方法叫“伏安法”。1.原理:由欧姆定律推出2.电路图:(见图1 3.器材:小灯泡(2.5V、电流表、电压表、开关、电池阻(3V、定值电阻(10、滑动变阻器、导线。4.注意点:连接电路时,开关应断开,滑动变阻器应调到最大阻值处。滑动变阻器的作用:(1保护电路;(2改变小灯泡两端的电压和通过的电流。本实验中多次测量的目的是:

2、测出小灯泡在不同情况(亮度下的电阻。5.实验步骤:(1根据电路图把实验器材摆好。(2按电路图连接电路。(在连接电路中应注意的事项:在连接电路时,开关应断开。注意电压表和电流表量程的选择,“+”、“-”接线柱。滑动变阻器采用“一上一下”接法,闭合开关前,滑片应位于阻值最大处。(3检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片(注意事项:移动要慢,分别使灯泡暗红(灯泡两端电压1V、微弱发光(灯泡两端电压1.5V、正常发光(灯泡两端电压2.5V,测出对应的电压值和电流值,填入下面的表格中。实验次数灯泡亮度电压U/V 电流I/A 电阻R/1 灯丝暗红 1同时,在实验过程中,用手感受灯泡在不同亮度下的温度。

3、随着灯泡亮度的增加,灯泡的温度升高。(4算出灯丝在不同亮度时的电阻。6.分析与论证:展示的几组实验表格,对实验数据进行分析发现:灯泡的电阻不是定值,是变化的。是什么原因使灯丝的电阻发生变化的呢?是电压与电流吗?难点突破:(我们对比一个实验如图2:用电压表、电流表测定值电阻的阻值R 发现:R是定值,不随电压、电流的变化而变化。通过论证,表明灯丝的电阻发生改变的原因不在于电压与电流,那是什么原因造成的呢?我们在前面学过,影响电阻大小的因素有哪些?(材料、长度、横截面积和温度。那是什么因素影响了灯丝的电阻呢?(是温度。温度越高,灯丝电阻越大。这个实验再一次验证了这一点。(二测电阻的几种特殊方法1.只

4、用电压表,不用电流表方法一:如果只用一只电压表,用图3所示的电路可以测出未知Rx的阻值。具体的作法是先用电压表测出R x两端的电压为U x;再用这只电压表测出定值电阻R0两端的电压为U0。根据测得的电压值U x、U0和定值电阻的阻值R0,可计算出Rx的值为:用这种方法测电阻时一只电压表要连接两次。 方法二:如果只用一个电压表,并且要求只能连接一次电路,用图4所示的电路可以测出未知Rx的阻值。具体的作法是先闭合S1,读出电压表的示数为U1,再同时闭合S1和S2,读出这时电压表的示数为U2。根据测得的电压值U1、U2和定值电阻的阻值R0。根据分压公式可计算出Rx的值:方法三:如果只用一个电压表,并

5、且要求只能连接一次电路,用图5所示的电路可以测出未知Rx的阻值。具体的作法是先把滑动变阻器的滑片P调至B端,闭合开关,记下电压表示数U1;把滑动变阻器的滑片P调至A端,记下电压表示数U2。根据测得的电压值U1、U2和定值电阻的阻值R0,可计算出Rx的值:以上方法,需要测量两次电压,所以也叫“伏伏法”;根据所给器材有电压表和一个已知阻值的电阻R0,所以又叫“伏阻法”。2.只用电流表,不用电压表方法一:如果只用一只电流表,用图6所示的电路可以测出未知Rx的阻值。先后用电流表测出通过R0和Rx的电流分别为I0、I x,根据测得的电流值I0、I x和定值电阻的阻值R0,根据分流公式可计算出Rx的值为

6、方法二:用图7所示的实验电路也可以测出未知Rx的阻值。先闭合开关S1,读出电流表的示数为I1,再断开S1闭合S2,读出这时电流表的示数为I2。根据测得的电流值I1、I2和定值电阻的阻值R0。根据分流公式可计算出Rx的值:方法三:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图8所示的电路也可以测出未知R x的阻值。具体的作法:是先闭合开关S1,读出电流表的示数为I1,再同时闭合S1、S2,读出这时电流表的示数为I2。根据测得的电流值I1、I2和定值电阻的阻值R0。计算过程如下:设电源电压为U,当只闭合S1时,根据欧姆定律的变形公式U=I(R x+R,可得U=I1(R x+R0;当再同时闭合S

7、1、S2,R0被短路,这时有:U=I2R x。联立解方程组得方法四:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图9所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。 具体的作法:把滑动变阻器的滑片 P 调至A端,读出电流表的示数为I A,再把滑动变阻器的滑片P调至B端,读出这时电流表的示数为 I B。根据测得的电流值I A、I B和定值电阻的阻值R AB。同样可计算出Rx的值:以上方法,需要测量两次电流,所以也叫“安安法”;根据所给器材有电流表和一个已知阻值的电阻R0,所以又叫“安阻法”。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

8、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。方法一:用图10所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。当S 扳到A 时电流表的示数为I ,再将 S 扳到B 时,调节R 0(电阻箱的电阻,使电流表示数仍为I ,即R X =R 0。 方法二:若只有一只电压表和电阻箱,则可用替代法测电阻的阻值,如图11所示。先合上开关S 1,把单刀双掷开关S 2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 0。再把单刀双掷开关S 2打到2,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数仍为U 0,则此时电阻箱的示数即为待测电阻R x 的阻值,即R X =

9、R 0。等效法虽然也有一块电压表或一块电流表,但在电路中的作用不是为了测量出电压或电流,而是起到标志作用。例1:某同学用电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键和若干导线,测定电阻Rx 的值。所有元件均完好,电源电压为6.0伏且不变,滑动变阻器标有“202A ”字样,电路连接正确。闭合电键,该同学在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数的变化范围为0.2-0.58安;当滑片在中点附近某个位置时,电压表、电流表的示数分别如图(a 、(b所示。物理量实验序号例2:小明同学用电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键和若干导线,测定电阻Rx 的值。所有元件均完好,电源电压为6.0伏,滑动变阻器标有“2

10、0 2A ”字样。闭合电键后,他通过移动滑动变阻器的滑片,改变电阻Rx 两端的电压和电路中的电流,并将电流表、电压表的示数记录在实验数据表格内,最后通过计算得出了电阻Rx 的值,实验数据及计算结果如下表一所示。小李同学在分析了小明同学的数据记录后,认为小明同学在实验操作中存在着一定的问题。两位同学在认真讨论的基础上,征求了老师的意见,找到了问题所在,并对表一数据进行了修正,得出了Rx 的阻值。请你写出小明同学实验中存在的主要问题,将表二中的实验数据填写完整,并求出Rx物理量实验序号电压(伏电流(安电阻(欧Rx阻值(欧物理量实验序号电压(伏电流(安电阻(欧Rx阻值(欧123小明同学实验操作中存在

11、的主要问题是:。例3:某同学要测电阻RX 的值,所用实验器材有:代测电阻 RX、电源(电压未知、电流表、标有“20 2A”字样的滑动变阻器各一个、电键两个和导线若干,所有元件均完好。该同学设计并连接了一电路,他首先通过测量巧妙地得到电源电压,然后又利用这个电路两次测量电流,并根据这两次的电流值计算得到电阻值。该同学记录的数据如下表所示。测量次数 1 2 3要求:(1画出该同学的实验电路图。(2简要说出得到电源电压的过程。(3求出电阻R X的值。例4:有一个阻值看不清的电阻器Rx,要测出它的电阻值。(1小明按图12的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示

12、数如图13所示,则通过电阻器Rx 的电流为_A,Rx的电阻为_。(2图14是小虎做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。_;_;_。 分析与解:(1在对电压表、电流表读数时,要先看清接线柱找到对应的量程,弄清分度值,再根据指针的位置进行读数。图乙中根据接线柱确定是按00.6A量程进行读数,对应的分度值为0.02A,因此读数为0.2A+0.02A6=0.32A。(2电路的错误一般都是电流表、电压表和滑动变阻器连接错误。先看电流表,是串联连接没错,从图乙看量程也没错,但电流是从负接线柱流进,这是不正确的。再看滑动变阻器,接线方法显然错误,这样接入电路的是它的最大电阻,移动滑片电阻

13、不变。电压表是并联连接,正负接线柱连接正确,但量程过大,因为电源电压不超过3V,选小量程测量结果要相对准确些。答案:(10.32;5 。(2电流表的正负接线柱接反了;把滑动变阻器的电阻线两端接入电路,无法改变电阻大小;电压表的量程选大了。例5:现在要测定标有“3.6V 0.32A”灯泡正常发光时的灯丝电阻,给你的器材如下:开关一只,导线若干,4.5V和6V的电源各一套(电源电压恒定,量程为0.6A、3A的电流表和3V、15V的电压表各一只,“5 2A”和“10 1A”的滑动变阻器各一只。测量时电表示数必须超过所用量程的一半。(1应选择电压为_V的电源;(2电流表量程应选择_A;(3电压表量程应

14、选择_V;(4滑动变阻器的规格应选择_;(5画出符合本实验要求的电路图。分析与解:本题是一道运用伏安法测电阻的设计性实验题,主要考查伏安法测电阻的原理、串并联电路特点、实验设计和实验器材选择。题中要求“测量时电表示数必须超过所用量程的一半”,为达到这一要求,必须选择电压为6V的电源(请同学们想一想,这是为什么?。由于小灯泡正常发光时的电流为0.32A,要满足题中的要求,电流表必须选择量程为“0.6A”的,电压表必须选择量程为“3V”的。据欧姆定律可估算出小灯泡的灯丝电阻R 灯,即。将滑动变阻器串联在电路中起分压作用,其阻值设为R ,据欧姆定律有代入上式解得。所以滑动变阻器应选“10、1A ”的

15、。由于所选电压表的量程小于小灯泡正常发光时的额定电压,因此应将电压表并接在滑动变阻器的两端,这样小灯泡两端的电压等于6V 减去电压表的示数。 答案: (16; (20.6; (33; (4“10、1A ”;(5如图19。课后练习1.用电流表、电压表测电阻的实验:(1在连接电路的过程中,开关始终是_(填“断开”或“闭合”的;(2根据图所示实物连接情况,闭合开关前滑片P 若在B 端,线的M 端应接滑动变阻器的_端;(填“A ”或“B ”,并在图中连接3R10V-315PC DA BPMS(3根据实物连接图画出电路图;(4滑片P 移动到某一位置时,电流表、电压表读数如图所示.001523315A V-0.6 3 315I=_A ,U=_V ,电阻R=_2.如图所示的电路中,电源电压6V 保持不变,定值电阻的阻值为10,滑动变阻器的最大阻值为20。当开关闭合,滑片由b 端向a 端移动的过程中,以下说法正确的是 ( 3(3测得灯泡的阻值为_(计算结果取两位小数7.如图所示电路,电源电压不变。在滑动变阻器的滑片p移动的过程中,电压表的示数变化范围是05V,电流表示数相应的变化范围是1.5A1.0A,求:R2的阻值;电池的电压是多少伏?8.如图所示电路中,电源电压和灯丝电阻均保持不变。滑动变阻器R W滑片P由某点A滑至某点B时,其电阻