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文档简介
实验16用电流表和电压表测量电阻
/"必爵0识"麒
一、伏安法测电阻
L伏安法测电阻
(1)实验目的:用电流表和电压表测未知电阻的阻值
R上
(2)实验原理:/o对于一个未知电阻,用电压表测其两端电压U,用电流表测出通过未知
电阻的电流I,应用欧姆定律,就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。
(3)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。
(4)设计实验:实验电路图和实物图如图甲、乙所示,其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端
电压和通过待测电阻的电流,多次测量电压和电流,求出每次的电阻值,最后求平均值。
(5)实验步骤:
①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路;
②检查所连接的电路,确定无误后,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,以保护电路;
③利用试触法电流表和电压表的量程;
④闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变待测电阻两端的电压,并记下相应的电流值和电压
值,填入实验表格中;
⑤断开开关,整理器材。
R=——
(6)实验数据处理:将每次测量的数据代入公式I,分别求出每次的电阻值,最后计算其
平均值。如下表所示:
实验序号电压/V电流/A电阻/Q电阻的平均值反/。
11.50.1015.0
22.10.1415.015.2
32.80.1815.6
2.实验注意事项
(1)在连接电路的过程中,接线应有序进行,按照电路图从电源正极出发,把干路上的各元件
串联起来,然后把电压表并联在待测电阻的两端;
(2)连接实物图时,要将开关断开;
(3)实验前,要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,以保证电路安全,防止开关突然闭合时,
产生瞬间电流过大而损坏电源或电表;
(4)可采用试触法确定电表的路程;
(5)电表的正、负接线柱不能接反;
(6)滑动变阻器应采用“一上一下”的连接方式;
(7)进行多次测量并计算电阻的平均值,可以减小误差。
3.器材选择原则
(1)滑动变阻器:所选滑动变阻器的最大阻值应接近待测电阻的阻值;
(2)电流表、电压表量程:在不超过量程的前提下,选用小量程测得的值要比选用大量程测得
值准确,这是因为小量程的分度值小,准确的高。因此测量时,能用小量程就不要大量程。
4.滑动变阻器在实验中的作用
(1)保护电路;
(2)改变待测电阻两端电压,实现多次测量。
5.常见故障分析
在实验中出现故障后要先断开开关,再分析查找故障原因,常见的故障及其现象如下表所示:
现象
实验电路图故障(有且只有一处)
电压表电流表
电流表被短接有示数无示数
电流表处断路无示数无示数
电压表被短接
无示数有示数
电压表处断路
定值电阻被短接无示数有示数,且示数偏大
定值电阻处断路
有示数且接近电源电压无示数
/R'电压表串联在电路中
滑动变阻器上面两个接移动滑片,电表示数不变,电压表示数接近电源电
线柱接入电路压
滑动变阻器下面两个接
移动滑片,电表示数不变
线柱接入电路
二、其他测电阻的方法
类型一、等效替代法测电阻
电路设计实验步骤及表达式
URx如图,(1)S至a,记下电流表(或电压表)的示数为I(或U);
FS--------p-_
(2)S至b,调节电阻箱R,使电流表(或电压表)的示数仍为I
G]R»(或U);读出电阻箱的阻值为R,即Rx的阻值。(其中Ro起保护
电路的作用)
-0-1
aRx.
S-------1
类型二、缺表测电阻
(-)缺电压表,利用并联分流,串联电压相等测电阻
电路设计实验步骤及表达式
如图,将Ri和Rx并联,先测出Ri的电流,再测出Rx的电流为L,
根据两次电压相等U1=U2,所以,I「Ri=12-RX,所以:
「U=I-R■-R=^R
□±5U=IRj2X;X1
l2
(二)缺电流表,利用串联分压,电流相等测电阻
电路设计实验步骤及表达式
如图,电压表测出Ri两端的电压Ui;再测出Rx两端的电压U2;根
I■R%」”.I
r—0据两电阻中的电流相等L=L,所以:察=暮RX=^RX
K1KXU1
(三)缺电流表或电压表,利用滑动变阻器的最大阻值测电阻
(1)缺电流表
电路设计实验步骤及表达式
___/___k____将滑片P滑到左端测出Rx两端的电压Ui;②将滑片P滑到右端时
u'
可测出Rx和R'两端的总电压U2.由Rx和R,串联电流相等
U_U「U2_“R,
u2u回2R
a1——।br^L-)Rx-R,’*―Ut-U2
(2)缺电压表
电路设计实验步骤及表达式
_______k.J如图。①将滑片P滑到a点,可测Rx的电流L;②再滑到b端测Rx
VI
和R'的电流I2.由于电源电压相等.①U=kRx;②U=%(R'+
JRx)所以kRx=12(RX+R')可解得RX=;^*。
------(=□----—---c□Ul-U2
R*
(四)缺电压表或电流表,利用短路电路测电阻
电路设计实验步骤及表达式
如图,①闭合开关Si,Rx和R串联,电流表示数为L;②闭合开
关Si和S2,R被短路,只有Rx接入电路,电流表示数为12;所以:
①U=I](R+Rx)②U=I2RX;根据电源电压不变L(R+Rx)
=I2RX>可得RX=M~
12Tl
如图,①闭合开关Si,Rx和R串联,电压表示数为U1;②闭合开
关Si和S2,R被短路,只有Rx接入电路,电压表示数为U2;所
以:闭合开关S1和S2时,电源电压为U2,当只闭合开关S1时,
Rx两端的电压为Ui,R两端的电压为U2—Ui,根据Rx和R中的
电流相等IX=IR,即£=髭巴解得RX=R
KxKU2-U1
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[例题1](2024•宝鸡模拟)小明用图1电路测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡正常工作时的电阻。
图1图2图3
(1)请用笔画线代替导线将图1电路连接完整,要求;滑动变阻器滑片P在最右端时,电流最
小。
(2)闭合开关,观察到电流表的示数为0,电压表的示数接近电源电压,故障可能是
—。排除故障后,再次闭合开关,观察到电流表和电压表均有示数,但小灯泡不发光,原因可能
是O
(3)实验过程中观察到电压表示数1.7V,想让小灯泡正常发光,应向调节滑片P直至电
压表示数为2.5V,此时电流表如图2,示数为A,则小灯泡正常工作时的电阻为—
_______Q。
(4)多次测量后,小明根据数据得到图3中的图线a,发现随着实际电压增大,灯丝电阻
;图线b为电流与电源电压的关系,阴影部分的面积表示
[例题2](2024•定边县模拟)实验小组同学想用“伏安法”测小灯泡的电阻。
甲乙
丙T
(1)闭合开关前,应使滑片置于滑动变阻器(选填"A”或"B”)端。
(2)测量过程中,某一次测量的电流如图乙所示,则电流是A»这时,灯丝突然
烧断,则电压表的示数(选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测
的数据如表所示,并绘出I-U图象如图丙中的A所示。
电压/V0.51.01.52.02.5
电流/A0.100.160.200.230.25
电阻/。5.06.37.58.710.0
平均电阻/Q7.5
(3)依据表格中的数据,第一组同学求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗?说出你的理
由oO
(4)第二组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的
I-U图象如图丙的B所示。你认为错误的原因可能是
(5)第三组同学还测量了某定值电阻Rx的阻值,电路图如图丁所示,其中Ro阻值已知,先闭合
Si、S2,读出此时电压表的读数为Ui;再闭合Si,断开S2,读出此时电压表的示数为U1,则被
测电阻Rx=(用Ro、5、U2表示)。
[例题3](2024•和平区一模)小明同学用伏安法测量未知电阻的阻值。
(1)如图1是他做实验时所连电路,其中有一根导线连错了,请在错误的导线上打“X”并画出
正确的导线,再在虚线框内画出改正后相应的正确的电路图。
(2)闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P至适当位置,电压表、电流表的示数分别如图2所
示,则电压表的示数为,未知电阻Rx的阻值为
(3)小林的设计方案如图3所示,闭合开关S,电流表Ai和A2的示数分别为L和12。己知定
值电阻的阻值为Ro,则未知电阻Rx=(用11、12和Ro表示);
(4)如图4所示是小成测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,其中Ro为阻值已知
的定值电阻。当S闭合后,电压表V1的示数用Ui表示,电压表V2的示数用5表示。则未知电
阻Rx=»(用Ui、U2和Ro表示)
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(2024•泰安)某同学利用有关器材测量定值电阻R*的阻值。可选用的器材有电源(电压恒为
6V)、滑动变阻器(规格分别为a:“5。2A”、b:“30。2A”和c:“50。1A")、电流表(有0〜
0.6A,0〜3A两个量程)、电压表(有。〜3V,。〜15V两个量程)、开关、导线等。该同学根据
甲电路图,进行了正确的实验操作,当滑动变阻器滑片P处于中间位置附近时,电表示数如乙
图所示。请你根据以上信息回答问题:
丙丁
(1)实验中选择的滑动变阻器是(选填"a”“b”或"c”)。
(2)乙图中电压表的示数为V,电流表的示数为A,本次测量的Rx阻
值为。(精确到0.10)。
(3)请根据甲电路图,正确选择电表量程,用笔画线代替导线,完成图丙所示实物图的连接。
(4)该同学进行了实验创新,利用阻值为Ro的定值电阻和电压表等器材,测量R*的阻值。设
计了如丁图所示的电路,经检查无误后进行实验。请将实验过程补充完整:
①闭合开关Si、S3,断开开关S2,读出电压表的示数,记为U1;
②保持Si处于闭合状态,断开开关S3,闭合开关S2,使电压表测(选填“Ro”或“R
”)两端电压,记为U2;
③用已知物理量和测量量的符号表示出Rx的电阻,Rx=
(2024•呼和浩特)为了测量一个标有“3V”字样的小灯泡的电阻,小伟同学用两节干电池、标
有“2011,2A”字样的滑动变阻器,以及开关、电压表和电流表设计了如图1所示的电路。
(1)小伟连接好电路后,检查发现电路中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“X”,
并用笔画线代替导线画出正确的导线;
(2)再次连接电路时,小伟又发现电压表无法正常使用。无奈、思考、创新,小伟用剩余实验仪
器,重新设计了如图2所示的电路。并按照如下步骤操作:
①将滑动变阻器调到最右端,闭合开关,读出此时电流表示数为0.12A;
②再将滑动变阻器调到最左端,闭合开关,读出此时电流表示数为0.30A;
(3)如果认为灯丝电阻不变,根据以上数据,小伟顺利地计算出了灯泡的电阻值为
(4)小伟操作后反思,认为灯丝的电阻受到温度的影响,电阻值会发生变化,因此测出的灯泡的
电阻值并不准确,与真实值相比,应该比真实值(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(2024•南充)小红想测量标有“1.5V”字样小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、
电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验。
甲乙丙丁
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整;
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压。造成
这一故障的原因可能是小灯泡(选填“断路”“短路”);
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则
小灯泡正常发光时的电阻为C;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了
小灯泡的I-U图象,如图丙所示;
(4)小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系。理由是
(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提
下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于U额且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,定
值电阻阻值为Ro)。请将实验步骤补充完整:
①闭合S、S2,断开Si,移动滑片P,使电流表示数为时,小灯泡正常发光;
②闭合S、Si,断开S2,保持滑片P位置不变,读出电流表的示数为I;
③小灯泡正常发光时的电阻RL=(用U额、I、Ro表示)。
4.(2024•新城区校级模拟)小丽同学利用电流表、电压表进行测电阻实验。
(1)该实验的原理是o连接电路时,开关应处于状态;
(2)请用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时连入电
路的阻值变大);
(3)将定值电阻R接入电路,闭合开关后,电压表无示数,电流表有示数,可能是定值电阻—
(4)排除故障后进行实验,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数如图乙所示时,电流表示数
为0.17A,则定值电阻的阻值为________11;
(5)实验中需测量三次,并求出定值电阻阻值的平均值,目的是;
(6)最后,小丽利用电压表和一个已知阻值的电阻Ro,设计如图丙的电路,同样测出未知电阻
Rx的阻值。实验步骤如下:
①闭合S、断开Si,电压表的示数为Ui;
②同时闭合S、Si,电压表的示数为U2;
③可得未知电阻Rx=(用Ui、U2和Ro表示)
(2024•义县模拟)小静用如图甲做“伏安法测量小灯泡电阻”的实验,小灯泡标有“2.5V”。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上打“X”,并用笔画线代替导线补画出正确的连
线(所画导线不能交叉);
(2)电路连接正确后,闭合开关前应先将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,目的是防止电路中
过大而损坏电路;
(3)闭合开关S后,发现小灯泡不亮,接下来首先应该的操作是(填序号);
A.检查导线连接是否良好
B.移动滑动变阻器的滑片观察小灯泡是否发光
C.更换小灯泡
(4)闭合开关,移动滑片,直至电压表的示数为V,小灯泡正常发光,电流表的示
数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为
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