课题 电阻的测量(第一课时)
学习目标
1 . 知道伏安法测电阻原理,会用伏安法测量未知电阻; 2 . 掌握伏安法测量电阻的方法,通过测量发现定值电阻与小灯泡电阻特点不同。
课前学习任务
复习: 掌握欧姆定律的公式和变形式; 电压表需要与被测电阻并联,电流表需要与被测电阻串 联;滑动变阻器与电阻串联可以实现多次测量,同时保护电路的作用。
课上学习任务
1. 如果某段导体两端的电压是 2V,通过导体的电流是 0.1A,这段导体的电阻是多大? 2. 伏安法测电阻原理: 3. 伏安法测电阻电路图 4. 定值电阻在一定范围内,其电阻值不随它两端的 和通过它的 发生改变。 5. 小灯泡和白炽灯的电阻值会随 发生明显变化。
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电阻测量: 电阻是基本电参数之一,常在直流条件下测量,也有在交流情况下测量的。工程上 常用的电阻范围为 10 的负七次方~10 的负十五次方欧。 在材料研制、基本研究或特殊 情况下进行实验时,测量电阻的范围一般扩大到接近零欧至 10 的负十八次方欧。 直流情况下,电阻 R 按伏安特性定义,即 R=U/I,其中 U 为电阻两端的电压, I 为 流过电阻的电流。交流情况下,电阻 R 按功率 P 来定义,即 R=P/I2。 在我们的日常工作中检修电气设备时,往往要测量设备、元件和线路的电阻值。我 们把阻值在 1Ω 以下的电阻称为小电阻,阻值在 1Ω~100Ω 之间的电阻称为中值电阻, 阻值在 100Ω 以上的电阻称为大电阻。由于被测电阻的阻值的不同,因而有不同的测量 方法,测量电阻的方法有直接测量法和间接测量法两种 这是利用专门的测量仪表对电阻进行测量的方法。例如:用万用表欧姆档测量电 阻,可以直接读取数据。为了提高测量的准确度也可以采用直流单臂电桥测量电阻,这 也属于直接测量。有些小电阻可以用直流双臂电桥进行测量,直接读取数据。阻值在 100— 1000μΩ 的电阻可以用微欧计直接测量。采用兆欧表可以直接测量大电阻,但误差 较大。 当被测量不能直接测量时,可以先测量与被测量有一定函数关系的物理量,然后再 按函数关系计算被测量的大小,这种方法称为间接测量。例如,想要测量一盏白炽灯灯 泡中钨丝的电阻,但白炽灯在工作时带电,且灯泡中钨丝的电阻随温度变化,我们就无 法用万用表直接测量灯泡中钨丝的电阻值。这时,我们可用电压表和电流表分别测量与 灯泡中钨丝电阻有一定函数关系的物理量:电压 U 和电流 I,然后根据欧姆定律计算灯 泡中钨丝电阻 R。 用电压表和电流表测量电阻两端的电压和通过电阻的电流,然后根据欧姆定律计算 电阻阻值的间接测量方法,叫伏安法。用伏安法测量电阻时, 根据电压表在电路中的位 置,测量电路的连接有电压表前接和电压表后接两种方式 电阻的测量方法有: (1)伏特计一安培计法, (2)谐振法, (3)欧姆表法, (4)直流电桥 法, (5)数字式欧姆表法等。 伏特计一安培计法是通过测出流过被测电阻的电流和端电压后,用欧姆定律计算出 电阻的方法。这种方法虽简单,使用却不多。
欧姆表法测量电阻器的阻值,虽精度不高,但可满足一般使用要求。这种方法,由 于方便,是最常用的测量阻值的方法。欧姆表的精确度,有赖于电流表的精确度和电源 电动势的稳定性,所以它的精度不高,测量误差较大。为此,定期对欧姆表进行检查, 是十分必要的。常用的检查方法是通过测量精密电阻(标准电阻),并进行对比后加以 修正。 常用的测量电阻器阻值的方法除欧姆表法外,还有电桥法。电桥法的测量精度高于 欧姆表法。电桥的种类很多,使用最为普遍的电桥是惠斯登电桥和凯尔文电桥。 随着集成电路和数字技术的发展,已制成多种新型的电阻测量仪器。数字式欧姆表 它们都是把电阻变换成电压,然后用模/数转换式电压表测定电压,再从电压来确定待测 电阻 R。 可变电阻和电位器的主要测试项目是测定其阻值和调节中心抽头位置时有否噪声出 现。阻值的测定方法,常用的噪声检测法有欧姆表法和示波器法。课题 电阻的测量(第二课时)
学习目标
1、能结合不同的问题情境(在缺少器材的情境中),应用等效法、转化法,建构典型的电学模型, 灵活使用特殊方 法测电阻。 2、在新情境下,能根据提供的器材,联系平时所学的欧姆定律及“伏安法测量定值电阻”的物理知识, 利用规律 建立物理量之间的关系,选取正确规律求解未知电阻的阻值。
课前学习任务
1、熟练掌握:欧姆定律、串、并联电路电流、电压特点以及变阻器等电学知识。 2、熟练掌握“伏安法测量定值电阻”。
课上学习任务
【学习任务一】 运用电压表(无电流表),一个阻值为 R0 的固定电阻,测量未知电阻阻值 器材: 一只电压表、 一个阻值为 R0 的固定电阻、电源、开关和导线若干。 实验步骤: 步骤一:请你在线框中画出实验时所需的电路图,并连接电路; 步骤二:将电压表 在 Rx 的两端,闭合开关,读出电压表的示数 Ux; 步骤三:将电压表 在 R0 的两端,闭合开关,读出电压表的示数 U0; 步骤四:根据你设计的电路的特点和实验所测得的物理量,写出 Rx 的表达式 (用符号表示)。
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实验电路图 【学习任务二】 运用电流表(无电压表),一个阻值为 R0 的固定电阻,测量定值电阻阻值 器材: 一块电流表、一个已知电阻、开关、电源、开关和导线若干。 实验步骤: 步骤一:请你在线框中画出实验时所需的电路图,并连接电路; 步骤二:将电流表 在 Rx 的支路上,闭合开关,读出电流表的示数 Ix; 步骤三:将电流表 在 R0 的支路上,闭合开关,读出电流表的示数 I0; 步骤四:根据你设计的电路的特点和实验所测得的物理量,写出 Rx 的表达式 (用符号表示)。
【学习任务三】 实验电路图
利用一个电流表, 一个电阻箱,测量定值电阻阻值 器材: 一块电流表、一个电阻箱(用 -ó- 表示)、滑动变阻器、开关、电源、开关和导线若干。 实验步骤: 步骤一:请你在线框中画出实验时所需的电路图,并连接电路; 步骤二: 闭合开关 ,断开开关 ,调节滑片至合适位置,读出电流表的示数 I; 步骤三: 闭合开关 ,断开开关 ,保持滑片位置不变,调节 直至电流表的示数为 ; 步骤四: 读出电阻箱的示数 R,则待测电阻的阻值为 。
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实验电路图
推荐的学习资源
1.基础性作业:完成“学生资源”中的课后练习。 2.拓展性作业:尝试用等效替代法,利用电压表完成测量未知电阻的实验设计。
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