■■高中物理测量电阻的方法大总结

高中物理测量电阻的方法大总结 太原市第十二中学 姚维明 电阻的测量是恒定电路问题中的重点，也是学生学习中的难点。这就要求学生能够 熟练 掌握恒定电路的基本知识 ,并能够灵活运用电阻测量的六种方法，从而提高学生 的综合分析 问题、解决问题的能力。 一．欧姆表测电阻 1、欧姆表的结构、原理 它的结构如图 1,由三个部件组成： G 是 内阻为 Rg 、满偏电流为 流计。 R 是可变电阻，也称调零电阻，电池的电动势为 E， 内阻为 r 欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。当红、 黑表笔接 上待测电阻 Rx 时，由闭合电路欧姆定律可知： I = E/ （ R+Rg+Rx+r ） = E/ （ R 内+RX） 由电流的表达式可知：通过电流计的电流虽然不与待测电阻成 正比，但 存在一一对应的关系，即测出相应的电流，就可算出相 应的电阻，这就是欧 姆表测电阻的基本原理。 2．使用注意事项： （ 1） 欧姆表的指针偏转角度越大，待测电阻阻值越小，所以它的刻度与电流 表、电压 表刻度正好相反， 即左大右小； 电流表、 电压表刻度是均匀的， 而欧姆 表的刻度是不均匀的， 左密右稀，这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的 关系。 （2）多用表上的红黑接线柱，表示＋、－两极。黑表笔接电池的正极，红表笔接 电池 的负极，电流总是从 红笔流入，黑笔流出。 （3）测量电阻时，每一次换档都应该进行调零 （4）测量时，应使指针尽可能在满刻度的中央附近。（一般在中值刻度的 1/3 区 域） （5）测量时，被测电阻应和电源、其它的元件断开。 （6）测量时，不能用双手同时接触表笔，因为人体是一个电阻，使用完毕，将选 择开 关拨离欧姆档，一般旋至交流电压的最高档或 OFF 档。 二．伏安法测电阻 1．原理： 根据部分电路欧姆定律。 2．控制电路的选择 控制电路有两种： 一种是限流电路 （如图 2）； 另一种是分压电路。 （如图 3） （ 1）限流电路 是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以 达到改变电路 的电流，但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能 量；一般在两种控制电路都 可以选择的时候，优先考虑限流电路。 （ 2）分压电路 是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻 的两个接线柱 引出导线。 如图 3，其输出电压由 ap 之间的电阻决定，这 样其输出电压 的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。 在下列 三种情况下，一 图 2 定要使用分压电路： ① 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。 ② 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。 ③ 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。 3．测量电路 由于伏特表、安培表存在电阻，所以测量电路有两种：即电流表内接和电 流表外 接。 图 3 1 1） 电流表内接和电流表外接的电路图分别见图 4、图 图 4图 5 U 2）电流表内、外接法的选择， ① 阻值时 若 V ，选用内接法，R 真； 外接时误差是由于电压表分流引起的，其测量值偏小，即 R 测RV.实际测出的电压表内阻值 R＝ R0RV，且 R 越大，测量值 R的误差越 大． 8. 有一个标有 “12 ,V24 W ”的灯泡，为了测定它 在不同电压下的实际功率和额定电压下的 功率，需测定 灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材： A. 直流电源 15 V(内阻可不计 ) B. 直流电流表 0～0.6 A～3 A(内阻 0.5 Ω、0.1 10 Ω) C. 直流电流表 0～300 mA(内阻约 5 Ω) D. 直流电压表 0～3 V～15 V(内阻约 3 k Ω、15 k Ω) E. 直流电压表 0～25 V( 内阻约 200 kΩ) F.滑动变阻器 Ω、 5 A G.滑动变阻器 1 k Ω、3 A (1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡，为了完成实验， 需要从上述器材中 再选用 (用序号字母表示 ). 测测 (2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图. (3)若测得灯丝电阻 R 随灯泡两端电压变化关系的图线如图所示，由这条曲线 可得出： 正常发光条件下，灯丝消耗的电功率是 . (4)如果灯丝电阻与 (t＋273)的大小成正比， 其中 t 为 灯丝摄氏温度值， 室温 t＝ 27℃，则 正常发光时灯丝的温度是 ℃ . 〔答案〕 (1)ABDF (2)见解析图 (3)23.2 W (4)1587 〔解析〕 (1)由灯泡的额定电压为 12 V、额定电流为 0.5 A 可知，电压表应选 用 D，电流 表应选 B ，实验采用分压式电路，滑动变阻器应选阻值小些的，故选F. 电源 A 是必选的． (2)因 ，故应采用外接法．滑动变阻器应用分压式连接，如图所示． R 灯 RA RVR U 灯 2 R (3)由图可知， U＝12 V 时， R＝6.2 Ω，故灯丝正常发光时的功率为 P＝≈ 23.2 W. 1 (4)设 R＝k(t＋273)．由 t＝27℃，R0＝1.0 Ω，k＝ Ω/K.由 R＝6.2 Ω 得： t＝ 1587℃ . 300 9. 在“测定金属的电阻率 ”的实验中，待测金属导线的电阻 Rx约为 5 Ω 实. 20 验室备有下列实 验器材： A．电压表 V1(量程 3 V，内阻约为 15 k Ω) B．电压表 V2(量程 15 V ，内阻约为 75 k Ω) C．电流表 A1(量程 3 A，内阻约为 0.2 Ω) D．电流表 A2(量程 600 mA ，内阻约为 1 Ω) 21 E．变阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A) F．变阻器 R2(0～2000 Ω，0.1 A) G．电池 E(电动势为 3 V ，内阻约为 0.3 Ω) H．开关 S，导线若干 (1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材 有 ________________________________________________________________ ． (2)为减小实验误差， 应选用图中 _ (填“ (a)或”“ (b) 为”该)实验的电路 图， 并按所选 择的电路图把实物图用导线连接起来． (3)若用刻度尺 测得金属丝长度为 60.00 cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635 mm， 两电表的示数分别如图所示，则电阻值为 ___Ω，电阻率为 ________ ． 22 〔答案〕 (1)ADEGH (2)(b) 实物连接如图所示 －(3)2.40 1.27 ×10Ω·m 解析： (1)由电池 E 决定了电压表选 V1，结合 Rx粗略计算电流在 600 mA 内， 故选 A2， 由 Rx确定变阻器选 R1. 6 (2)因 A1的内阻不能满足远小于 Rx，故选图 (b)． U 1.20 (3)Rx＝＝Ω＝ 2.40 Ω I0.50 0.6 352 2.40 ×π(2) － 6 ×10 l 由 ρ R＝ RS 得 60 ×10 － 2 S Ω·m＝ Ω·m 10.为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准 备了下列器 材： ①待测干电池 E(电动势约 1.5 V，内阻约 1.0 Ω) ②电流表 G(满偏电流 3.0 mA，内阻 10 Ω) ③安培表 A( 量程 0～0.60 A，内阻 0.