一、伏安法測(cè)電阻
根據(jù)歐姆定律
可得
。用電壓表和電流表測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)的電流,就可以計(jì)算出電阻。這種同時(shí)用電壓表和電流表測(cè)電阻的方法稱為伏安法。
1.實(shí)驗(yàn)器材:電壓表1只、電流表1只、滑動(dòng)變阻器1只、單刀開關(guān)1個(gè)、電源、導(dǎo)線、待測(cè)電阻 1只 。
2.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1-1所示。
3.測(cè)量的物理量及待測(cè)電阻
的表達(dá)式
閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表上有合適的讀數(shù),讀出電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I,則
(實(shí)際測(cè)電阻時(shí),一般測(cè)三組讀數(shù),求出每一組讀數(shù)對(duì)應(yīng)的電阻,再求三個(gè)電阻值的平均值作為待測(cè)電阻的阻值)。
例1.(2014宜賓中考)電壓表內(nèi)阻較大,在實(shí)際電路中也有一定電流通過(guò)。紫琪同學(xué)為了測(cè)量一電壓表的內(nèi)阻,她找來(lái)電源、電流表、定值電阻R0(阻值已知)、滑動(dòng)變阻器R、開關(guān)和導(dǎo)線若干,并設(shè)計(jì)了如圖1-2所示的電路圖。
(1)將滑動(dòng)變阻器滑片P移至b端,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P由b端向a端移動(dòng)的過(guò)程中,則下列說(shuō)法正確的是 ;
A.電流表示數(shù)增大,電壓表示數(shù)增大
B.電流表示數(shù)減小,電壓表示數(shù)減小
C.電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)之比為一定值
D.電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)之乘積為一定值
(2)閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P,當(dāng)電流表的示數(shù)為I時(shí),電壓表的示數(shù)為U,請(qǐng)寫出該電壓表內(nèi)阻RV的表達(dá)式 ;
(3)此實(shí)驗(yàn)要多次測(cè)量電壓表內(nèi)阻值,最后求其平均值,其目的是 ;
(4)若用此電路去測(cè)量某未知電阻R1的阻值,其測(cè)量值
與真實(shí)值
的關(guān)系是
(選填:“<”、“=”或“>”)。
解析:(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P由b端向a端移動(dòng)的過(guò)程中,滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻逐漸減小,整個(gè)電路的總電阻也逐漸減小,由歐姆定律得干路中的電流逐漸增大,所以電流表的示數(shù)增大;流過(guò)RO中的電流增大,RO兩端的電壓也增大,所以電壓表的示數(shù)增大。A選項(xiàng)正確,B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)之比為電壓表的內(nèi)阻和定值電阻R0并聯(lián)后的總電阻,該總電阻為一定值,不會(huì)隨電路中電流的變化而變化,所以C選項(xiàng)正確。
(2)流過(guò)RO中的電流
,流過(guò)電壓表中的電流
,電壓表的內(nèi)阻
。
(3)多次測(cè)量某個(gè)物理量,再求平均值是為了減小誤差。
(4)因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)中電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)之比為電壓表的內(nèi)阻和待測(cè)電阻R1并聯(lián)后的總電阻
,而并聯(lián)電路的總電阻小于每一個(gè)支路的電阻,所以
<
。
二、安阻法測(cè)電阻
根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)電路的知識(shí),用電流表測(cè)出電路中的電流,計(jì)算出待測(cè)電阻的阻值。這種用電流表和定值電阻測(cè)電阻的方法稱為安阻法。
方法一
1.實(shí)驗(yàn)器材:電流表1只、單刀開關(guān)1個(gè)、定值電阻1只、電源、導(dǎo)線、待測(cè)電阻 1只 。
2.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2-1所示。
3.測(cè)量的物理量及待測(cè)電阻
的表達(dá)式
把電流表與定值電阻Ro串聯(lián)在一起,閉合開關(guān)S,用電流表測(cè)出流過(guò)定值電阻Ro中的電流Io;斷開開關(guān)S,再把電流表與待測(cè)電阻Rx串聯(lián)在一起,用電流表測(cè)出流過(guò)待測(cè)電阻Rx中的電流Ix。因?yàn)镽o與Rx兩端的電壓相等,所以IoRo=IxRx,解得
。
方法二
1.實(shí)驗(yàn)器材:電流表1只、單刀開關(guān)2個(gè)、定值電阻1只、電源、導(dǎo)線、待測(cè)電阻 1只 。
2.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2-2所示。
3.測(cè)量的物理量及待測(cè)電阻
電源的表達(dá)式
閉合開關(guān)S1,斷開S2,測(cè)出流過(guò)定值電阻Ro中的電流Io;閉合開關(guān)S1、S2,測(cè)出電路中的總電流I。因?yàn)镽o與Rx兩端的電壓相等,所以IoRo=(I-Io)Rx,解得
。
例2.(2014北京中考)曉亮利用阻值為R0的定值電阻和一塊電流表測(cè)量未知電阻Rx的阻值。他選擇了滿足這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求的器材,并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路,如圖2-2-1所示。
(1)為了測(cè)出電阻Rx的阻值,請(qǐng)?zhí)砑右桓鶎?dǎo)線完成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。
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