初中物理多种测电阻方法
(一)伏安法测电阻
伏安法测电阻就是初中物理中一个重要的实验,本实验可以利用电压表与电流表分别测出未知电阻Ｒx的电压、电流,再用欧姆定律的变形公式求出Ｒx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
(10Ω)、滑动变阻器、导线。
4.注意点:
ⅰ连接电路时,开关应断开,滑动变阻器应调到最大阻值处。
ⅱ滑动变阻器的作用:
(1)保护电路;
(2)改变小灯泡两端的电压与通过的电流。
ⅲ本实验中多次测量的目的就是: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:①在连接电路时,开关应断开。②注意电压表与电流表量程的选择,“+”、“-”接线柱。③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),测出对应的电压值与电流值,
实验次数灯泡亮度电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 灯丝暗红 1
2 微弱发光1、5
3 正常发光2、5
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:灯泡的电阻不就是定值,就是变化的。
就是什么原因使灯丝的电阻发生变化的呢？就是电压与电流不？
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就是定值,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,那就是
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、横截面积与温度。)
那就是什么因素影响了灯丝的电阻呢？(就是温度。)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.只用电压表,定值电阻Ｒ0,不用电流表(伏阻法)所给器材:(电源(电压未知)、开关、电
压表、定值电阻R、导线若干、未知电阻R X(要求:画出实验电路图,写出实验步骤与表达式)
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。
具体的作法就是:
1、电压表测出Ｒx两端的电压为Ｕx;
2、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Ｕx、Ｕ0与定值电阻的阻值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。具体的作法就是
1、先闭合Ｓ1,读出电压表的示数为Ｕ1,
2、再同时闭合Ｓ1与Ｓ2,读出这时电压表的示数为Ｕ２。
根据测得的电压值Ｕ1、Ｕ2与定值电阻的阻值Ｒ0。
根据分压公式可计算出Ｒｘ的值:
方法三:实验步骤:
1、S接a时,读出电压表示数U1;
2、S接b时,读出电压表示数U2。
表达式:
方法四、实验步骤:
1、S断开时,读出电压表示数U1;
2、S闭合时,读出电压表示数U2。
表达式:
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与一个已知阻值的电阻Ｒ0,所以又叫“伏阻法”。
2.只用电流表定值电阻的阻值Ｒ0,不用电压表(安阻法)所给器材:(电源(电压未
知)、开关、电流表、定值电阻R、导线若干、未知电阻R X,要求:
画出实验电路图,写出实验步骤与表达式)
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Ｒ
ｘ的阻值。
实验步骤:
1、闭合S,先测出R的电流I1;
2、拆下电流表,接到另一支路上,测出R x的电流I2。
根据测得的电流值Ｉ0、Ｉx与定值电阻的阻值Ｒ0,计算出Ｒｘ的值为
方法二:用图7所示的实验电路也可以测出未知Ｒｘ的阻值。
1、先闭合开关Ｓ2,读出电流表的示数为I1,
2、再断开Ｓ2闭合Ｓ1,读出这时电流表的示数为I2。
根据测得的电流值I1、I2与定值电阻的阻值Ｒ0。
根据分流公式可计算出Ｒｘ的值:
方法三:实验步骤:
1、S断开时,读出电流表示数I1;
2、S闭合时,读出电流表示数I2。
表达式:
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8所示的
电路也可以测出未知Ｒx的阻值。
具体的作法:
1、就是先闭合开关S1,读出电流表的示数为I１,
2、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与定值电阻的阻值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(Ｒx+Ｒ),可得Ｕ＝I１(Ｒx＋Ｒ0)①;
当再同时闭合S1、S2,Ｒ0被短路,这时有:Ｕ＝I2Ｒx②。
联立①②解方程组得
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与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就是测定电阻两端的电压与流过电阻的电流。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,这就是实验设计的基础。
3、已知最大阻值的滑动变阻器与电压表或电流表所给器
材:(电源(电压未知)、开关、电流表或电压表、最大阻值为R的滑动变阻器、
导线若干、未知电阻R X,要求:画出实验电路图,写出实验步骤与表达式)
方法一: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。
