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1、伏安法测电阻及其拓展图文精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。

2、本实验中多次测量的目的是: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: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 12 微弱发光 1.53 正

3、常发光 2.5同时,在实验过程中,用手感受灯泡在不同亮度下的温度。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

4、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,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

5、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

6、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 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

7、公式U=I(R x+R,可得U=I1(R x+R0;当再同时闭合S1、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

8、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。3.等效替代法方法一: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

9、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 =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。(1请在下表中补上实验数据表格的有关栏目。(2根据该同学的实验器材及观察到

10、的现象将有关的数据填入表格内,并求出Rx 的阻值。(计算电阻时,精确到0.1欧物理量实验序号例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“20 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

11、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的阻值。(计算电阻时,精确到0.1欧物理量实验序号电压(伏电流(安电阻(欧Rx阻值(欧1 4.5 0.32 14.110.52 4.0 0.38 10.53 3.5 0.50 7.0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

12、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电流表的示数(安0.75 0.52 0.30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,

13、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

14、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。

15、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。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“1

16、0、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0.20.A-0.63R10V-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.000.21150.422100.63315A 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2

17、0。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,其电阻改变了10,移动前后V2的示数之比为23。滑片P位于B时,V1与V2示数之比为13。求R L ?9.如图是“探究串联电路电流特点”的实验电路图: (1实验中,选择两个小灯泡的规格应该是_的(填“相同”或“不相同”。(2下表是某同学实验中的一组数据:电流表的位置 A B C电流I/A 0.3 0.3 0.5指出上述表格所记录的数据中,明显错误的数值是_,造成错误的原因是_。(3实验中某同学发现两个串联的小灯泡中,一个发光,一个不发光,造成其中一个小灯泡不发光的原因是 ( A.通过灯泡的电流小B.灯泡的灯丝断了C.灯丝的电阻小D.小灯泡靠近负极备注:知识点、考点归纳,教法、学法指导等用特殊形式突出体现。