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第十七章
欧姆定律
第3节
电阻的测量
知识点1
伏安法测电阻
伏安法
知识梳理
1.
通过对电流和电压的测量来间接地测出导体的电阻的方法,有时又简称“_____________”测电阻。
2.
实验原理:R=_____________。
3.
需要测量的物理量:导体两端的_____________和通过导体的_____________。
4.
实验器材:电压表、_____________、滑动变阻器、定值电阻、导线、电源。
电压
电流
电流表
5.
原理图:电路图如图17-3-1所示,实物图如图17-3-2所示。
图17-3-1
图17-3-2
6.
为了减小误差,实验测量中要求改变___________________,多次测量电压及电流的值,根据每次电压及电流的值算出电阻,最后求出电阻的_____________。
待测电阻两端的电压
平均值
知识点2
测量电阻的其他方法
7.
其他测量方法如下表所示:
测量方法
伏阻法
安阻法
伏滑法
安滑法
替代法
电路图
测量步骤
①断开开关S1,闭合开关S2,测出电源电压U
②断开开关S2,闭合开关S1,测出待测电阻Rx两端的电压Ux
①断开开关S2,闭合开关S1,测出通过定值电阻R0的电流I1
②断开开关S1,闭合开关S2,测出通过待测电阻Rx的电流I2
①闭合开关,将滑片移至最左端,记下电压表示数U总
②将滑片移至最右端,记下电压表示数Ux
①闭合开关,将滑片P移至最左端,记下电流表示数I
②将滑片移至最右端,记下电流表示数Ix
①单刀双掷开关S接a,测出通过待测电阻Rx的电流为I
②单刀双掷开关S接b,调节电阻箱,使电路中的电流仍为I,读出电阻箱连入值为R0
表达式
Rx=
Rx=
Rx=
Rx=
Rx=R0
知识点1
伏安法测电阻
课堂演练
【典例1】(2020海南)用如图17-3-3甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值,测量数据记录如下:
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.16
0.24
电阻R/Ω
9.4
10.4
图17-3-3
0.2
(1)第2次测量时,电流表示数如图17-3-3乙所示,为_____________A,对应的电阻值为_____________Ω。
10
图17-3-3
(2)根据三次实验数据可得定值电阻Rx
=__________Ω。(结果保留一位小数)
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转。用一根导线在图17-3-3甲中先后连接接线柱B与C、C与D时,电压表和电流表示数都为0,连接接线柱D与E时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是________________。
9.9
滑动变阻器断路
(4)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R的滑动变阻器,和如图17-3-3丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1
;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2
,则电阻Rx
=_____________。(用相关物理量的符号表示)
图17-3-3
【变式拓展1】
用伏安法测未知电阻的阻值。
(1)请用笔画线表示导线,将图17-3-4甲所示的实物连接成完整电路。
要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表示数变小。
图17-3-4
如答图17-3-2所示。
(2)连接电路前,开关必须_____________。
电路接通前,滑动变阻器的滑片P应该移至图中_____________(填“A”或“B”)处。
(3)小林闭合开关后,发现电流表示数为零,但电压表有示数,此时电路中的故障可能是待测电阻Rx
________(填“短路”或“断路”)。
断开
B
断路
(4)小林排除故障后,用滑动变阻器调节接入电路中的电阻,对应每次变化各测一次电流值和相应的电压值并记录到表格中。
有一次测量电流表的指针如图17-3-4乙所示,其示数为_____________A;另一次测量电压表的指针如图17-3-4丙所示,其示数为_____________V。
小林根据几组实验数据计算出Rx的值,为了进一步减小误差,绘制了Rx的U-I图象。
0.28
2.6
图17-3-4
(5)另一组的小宇用相同的器材进行实验,并根据自己所记录的实验数据绘制了如图17-3-4丁所示的U-I图象。
小林发现小宇绘制的U-I图象和自己绘制的U-I图象不同,你认为其原因是小宇______________________________
;小林根据小宇的图象也可计算出待测电阻Rx
=_________
Ω。(实验过程中电源电压保持不变)
电压表并联在了滑动变阻器两端
10
图17-3-4
知识点2
测量电阻的其他方法
【典例2】(2020黄石)课外兴趣小组要测量一个未知电阻Rx的阻值,现有下列器材:电源、两个量程均为0~0.6
A的相同电流表A1和A2、一个已知阻值的定值电阻R0
=9
Ω、开关、导线若干。
兴趣小组同学们开动脑筋,积极思考,设计出了一个测量Rx的方法。
(1)同学们设计出的测量电路图如图17-3-5甲所示,请根据电路图把未完成的实物图17-3-5乙所示的实物图连接线补充完整。
如答图17-3-1所示。
图17-3-5
(2)连接好电路,闭合开关S之前,滑动变阻器的滑片P应滑到_____________(填“a”或“b”)端。
b
(3)调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图17-3-6所示,两表A1、A2的读数分别为I1=_____________A,I2=_____________A。
图17-3-6
0.32
0.48
(4)根据两电流表读数可得出被测电阻Rx=_____________Ω。
(5)调节滑动变阻器,使A1和A2表的读数都变大,为保证A2表不被烧坏,则A1表的读数不能超过_____________A。
4.5
0.4
(6)有同学认为,改用如图17-3-7电路图也可以测出Rx的值,你认为是否可行?
图17-3-7
答:_____________(填“是”或“否”)。
是
【变式拓展2】某同学利用图17-3-8甲所示的电路来测量一未知电阻Rx
。
图17-3-8
(1)闭合开关后,当滑动变阻器的滑片向左移动到某一位置时,电压表的示数为1.2
V,电流表的示数如图17-3-8乙所示,则I=_____________A,
Rx
=_____________Ω。
0.3
4
(2)该同学又设计了如图17-3-8丙所示的测量电路,同样可以测量未知电阻Rx
,其中R0是定值电阻,请在空格内把实验步骤补充完整:
17-3-8
①_____________,用电压表测出电源的电压为U;
②_____________,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为Ux;
③请用测量值U和U
x,已知量R0来表示Rx
=_______。
闭合开关S、S1
断开开关S1
课堂检测
D
限时10分钟
总分30分_
得分____
1.
(3分)关于伏安法测电阻,下列说法正确的是( )
A.
为了操作方便,滑动变阻器的滑片应置于中间位置
B.
为了防止电表被烧坏,电流表和电压表都应选用大量程进行实验
C.
连接电路时,必须从电源的正极开始,按顺序接线
D.
连接电路时,开关应处于断开状态
B
2.
(3分)用伏安法测电阻的实验中,电源电压为4.5
V,被测电阻的阻值约为10
Ω,则连接电路时,电流表的量程应选择( )
0~3
A
B.
0~0.6
A
C.
任意一个均可
D.
无法判断
D
3.
(3分)在“测量小灯泡电阻”的实验中,某同学连接好电路闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。
接下来应进行的操作是( )
更换小灯泡
B.
更换电源
C.
检查电路是否断路
D.
移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
B
4.
(3分)在“伏安法测电阻”的实验中,下列说法正确的是( )
A.
为了监测电路连接是否正确,连接电路时,需闭合开关
B.
应该选取规格匹配的器材,既不会损坏器材,又能使测量结果误差小
C.
在无法估计被测电阻的大小时,电流表、电压表应选用较小的量程
D.
需进行三次实验,这样测量的结果才具有普遍性
C
5.
(3分)在如图17-3-9电路中,R为待测电阻,阻值约为5
Ω。给你的器材有:滑动变阻器(2
A,0~10
Ω);电压表,有2个量程,分别为0~3
V、0~15
V;电流表,有2个量程,分别为0~0.6
A、0~3
A;电池组为新干电池3节串联。
两只电表的量程可采用以下4种选法,但为使测量时能较准确地读数,最后两只电表的量程应采用( )
A.
0~0.6
A和0~15
V
B.
0~3
A和0~15
V
C.
0~0.6
A和0~3
V
D.
0~3
A和0~3
V
图17-3-9
B
6.
(3分)某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx阻值,下图中不可以测量Rx阻值的电路图是( )
不动
7.
(12分)在“伏安法测电阻”的实验中,小亮连成如图17-3-10所示电路,正准备实验时,同组的小明检查发现电路连接有错误。
图17-3-10
(1)若在错误的电路中,闭合开关后,电压表的指针将_____________(填“正向偏转”“反向偏转”或“不动”)。
如答图17-3-3所示。
(2)请你在接错的那根导线打上“×
”,画出正确的连线。
答图17-3-3
左
(3)电路连接正确后,要使定值电阻两端的电压从小到大变化,滑动变阻器的滑片应该向_____________端调整。
(4)选用规格为“50
Ω
1
A”的滑动变阻器进行实验,记录数据如下表:
若换用规格为“20
Ω
1
A”的滑动变阻器,不能完成表格中第_____________次实验。
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
1
2
3
1
2
3
I/A
0.2
0.4
0.6
0.1
0.2
0.3
R/Ω
5
10
四
改变电路中的电流和定值电阻两端的电压
(5)在本次实验中滑动变阻器的主要作用是_______________________________________
。
(6)多次测量的目的是____________________。
求平均值,减小误差