“伏安法”測電阻為初中物理教學的重點,但在實驗時一旦某一電錶出現故障,或只提供一隻電錶,我們該如何應對呢?通過教學探索,總結出符合要求的單表測電阻的方法,供參考。
一、轉換法測電阻
利用開關的斷開和閉合,或者滑動變阻器滑片位置的變化,使電路處於兩種不同的狀態,從而使電流表或電壓表有兩個不同的讀數,再利用歐姆定律和電路特點間接求出未知電阻的方法
1、 器材:一隻電流表、一隻已知阻值為r0的定值電阻、一隻未知電壓的電源、一個開關和導線若干
方案一:
r0 甲
rx 乙
s1、 電流表接在位置甲,讀出電流表示數i;②、電流表接在位置乙,讀出電流表示數ix.
方案二:
乙 rx
甲r0 s
1、 電流表接在位置甲,讀出電流表示數i;②、電流表接在位置乙,讀出電流表示數ix.
方案三:
rx s2
r0s1①、閉合s1、斷開s2,讀出電流表示數 i1;②、閉合s1、s2 ,讀出電流表示數i2.
方案四: rx r0
s2s1①、閉合s1,s2,讀出電流表示數i1;②、閉合s1,斷開s2,讀出電流表示數i2.
2、若只有一隻電壓表,其餘器材同1。
方案一:
r0rx
甲乙s①、電壓表接在位置甲讀出電壓表示數u;②、電壓表接在位置乙讀出電壓表示數ux.
方案二:
甲rx r0
乙s①、電壓表接在位置甲讀出電壓表示數ux;②、電壓表接在位置乙讀出電壓表示數u.
方案三: rx r0
s2s1
①、閉合s1,s2,讀出電壓表示數u1;②、閉合s1,斷開s2,讀出電流表示數u2.
3、若只有一隻電流表或電壓表、一隻已知最大阻值為r0的滑動變阻器、一隻開關、導線若干
方案一:
rx p
a b
r0s①、閉合s , 讀將滑片p移動到a端,讀出電流表示數 i1;
②、閉合s , 讀將滑片p移動到b端,讀出電流表示數 i2.
方案二:
rx p
a b
r0s1、 閉合s , 讀將滑片p移動到a端,讀出電壓表示數 u1;
②、閉合s , 讀將滑片 p移動到b端,讀出電壓表示數 u2.
二、等效法測電阻
若只有一隻電流表或電壓表、一隻已知最大阻值為r0的滑動變阻器、一隻電阻箱、一隻開關、導線若干
方案一:
r's2
rxs3
ps1 a r0 b
1、閉合s1,s3,調節滑片 p使電流表指標指在適當位置,記下此時電流表示數 i ;
2、閉合s1,s2,調節 r',使電流表示數仍為i.
則被測電阻的阻值rx等於電阻箱的示數,即rx=r′
方案二:
r's2
rx s3
s1 p
a b
r01、閉合s1,s3,調節滑片 p使電壓表指標指在適當位置,記下此時電壓表示數u;
2、閉合s1,s2,調節 r'',使電壓表示數仍為u.
則被測電阻的阻值rx等於電阻箱的示數
1.(電流表)小明想測額定電壓為2.5v,正常工作電流小於0.3a的小燈泡的電阻。
(1)圖17是小明沒有連線完的實物電路,請你用筆畫線代替導線將實物圖補充完整。(要求滑動變阻器連入電路的阻值最大)
(2)連線好電路後,小明進行了實驗,記錄的資料如下表所示。
請仔細分析分析實驗資料,回答以下問題:
表中有一個明顯的錯誤資料,請指出錯誤資料並分析產生的原因。
1.0 讀數時看錯電流表的量程。
小燈泡正常發光時的電阻為 12.5 ω。
(3)完成上述實驗後,小明想用原電路測量一段電阻絲rx的阻值(約10ω)。他用電阻絲替換了燈泡,閉合開關,發現電壓表已損壞,將其拆除,不改變其他電路元件的連線方式,小明也完成了實驗。請簡述實驗步驟並寫出計算rx的最後表示式。
(已知滑動變阻器的最大阻值為r0)
實驗步驟:
閉合開關,使滑動變阻器連入電路的阻值最小(為零),記下電流表的示數i1;將滑動變阻器連入電路的阻值最大,記下電流表示數i2.
表示式:rx= 。
【解析】本題涉及考點有:實物連線、資料分析及處理,(3)問中為非常規法測電阻,及滑動變阻器當定值電阻使用的規則。
2.(等效替代法:電壓)小明設計了一種測量未知電阻rx的實驗方案,並選擇了合適的器材,測量電路如圖所示,電源電壓恆定,滑動變阻器最大阻值未知,在a、b兩點間接人的元件每次只能是電阻箱或未知電阻rx
(1)請你幫他完成相關實驗內容:
①將未知電阻rx接入a、b兩點間;
②閉合開關,移動滑動變阻器滑片到某一合適位置時,
記下電壓表示數u ;
③斷開開關,取下a、b間的元件,將電阻箱接在a、b 兩點間;
④閉合開關,調節電阻箱,使電壓表示數仍為u ;
⑤讀出電阻箱示數,即可知道rx的阻值.
(2)小明測量電阻r,的方法,在科學研究中經常用到,下面四個研究例項中,採用這種研
究方法的是 c .
a.力是看不見的,可以通過力的作用效果認識它
b.根據磁鐵吸引大頭針多少判定磁鐵磁性的強弱
c.用總電阻表示同一段電路中串聯的兩個電阻
d.用磁感線的疏密程度表示磁場的強弱
3.(電壓表)實驗室中要測量一個阻值約為數百歐的電阻.提供的器材有:電源(電壓約5v)、學生用電壓表(0~6v)、電阻箱r(0~9999ω 5a)、開關s1和s2、導線若干.現要測量待測電阻rx的阻值,設計瞭如圖甲所示的實驗電路圖.
(1)小虎進行的實驗過程如下:
①根據實驗電路圖,連線成如圖乙所示的實物電路,但存在連線錯誤,只需改動一根導線,即可使電路連線正確,請在接錯的導線上打“×",並用筆畫線代替導線畫出正確的接法.
②電路連線正確後,閉合s1,將s2撥到觸點1時,電壓表的讀數為u1,則電源電壓為u1.
③閉合s1,將s2撥到觸點2,當電阻箱的阻值調為r0時,電壓表的示數為u2,則待測電阻的阻值rx=
(2)如果實驗器材中沒有提供電壓表,現再提供一隻電流表(0~0.6a),利用上述器材,你認為不能(選填“能”或“不能”)較準確測出該待測電阻的阻值,原因是電路中電阻大,電流小,不能準確讀出電流表示數.
4.(電壓表)小亮在做“測量小燈泡的電阻”實驗中,所用小燈泡上標有“2.5v”字樣。
(1)如圖所示是小亮未連線好的電路,請你用筆畫線代替導線,將實物圖補充完整:
(2)電路連好後,小亮分別測出了小燈泡的幾組電壓和電流值.記錄在**中。
①小燈泡正常工作時的電阻為 10 ω。
②小亮從資料中發現,燈泡的電阻是變化的,你認為影響電阻變化的主要因素是溫度 。
(3)完成上述實驗後,小亮看到滑動動變阻器的銘牌模糊不清,於是想測量變阻器的最大阻值rx。他從實驗室找來一個阻值已知為r0的定值電阻替換了燈泡.同時撤去了發生故障的電流表,並利用餘下器材(電壓未知的電源、量程合適的電壓表、滑動變阻器、開關各—個、導線),在不改動電壓表位置及其連線的情況下,很快測出了rx的大小。
①請把你設計的電路電路圖在虛線框內。
②簡述實驗過程中要測量的物理量並用相應字母
表示:(i) 將滑動變阻器的滑片調到阻值為零處,記下電壓表的示數u
(ii) 將滑動變阻器的滑片調到阻值最大處,記下電壓表的示數u0。
[③rx=(用已知量和測量量表示)。
點評:沒有電壓表,利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時,一般設計成並聯電路,找電壓相等列等式求出被測電阻;沒有電流表,利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時,一般設計成串聯電路,找電流相等列等式求出被測電阻。
5.(綜合)如圖所示,幾個同學在只有電流表或電壓表時,利用一個已知阻值的電阻r0設計了四個測未知電阻rx的電路,其中不可行的是( c )
6.(綜合)如圖所示的四種電路中,電阻ro已知,當通過閉合或斷開電路中的不同開關時,不能測算出未知電阻rx阻值的電路是( c )
7.利用電源、滑動變阻器和定值電阻r0(阻值已知)以及兩個電流表a1、a2來測量未知電阻rx的阻值。同學們設計瞭如下圖a、b、c三個電路。
(1)經過討論,認為測量未知電阻rx阻值的最佳方案為圖__b___ 電路。
(2)根據所選電路圖,請用筆畫線代替導線完成實物連線圖。
(3)小宇在某次實驗中,測得電流表a1的示數為i1,a2的示數為i2,則待測電阻rx
(4)在某次測量中,小宇發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片p,兩個電流表a1、a2的示數始終相等,即i1=i2,由此判斷出rx處的故障是_斷路__。
(5)本實驗中滑動變阻器的作用是:_保護電路_和_改變電流(便於測量多組資料)。
單表法測電阻的方法
伏安法 測電阻為初中物理教學的重點,但在實驗時一旦某一電錶出現故障,或只提供一隻電錶,我們該如何應對呢?通過教學探索,總結出符合要求的單表測電阻的方法,供參考。利用開關的斷開和閉合,或者滑動變阻器滑片位置的變化,使電路處於兩種不同的狀態,從而使電流表或電壓表有兩個不同的讀數,再利用歐姆定律和電路特點...
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