电阻的测量研究

Ｖｏ１．２６　Ｎｏ．３２６　理教学探讨　第２６卷总第３２６期　２００８年第１Ｏ期（下半月）　（Ｘ）　１０．２００８．４６．　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　电阻的测量研究　吴常光　，谭远明　１、重庆兼善中学，重庆市北碚区４００７００　２、重庆合川中学，重庆市合川市４０２５６０　电阻的测量是物理高考实验试题的热点，　几乎年年都有电阻的测量试题。其原因是电阻测　一～①——；②一一；求出的电阻值Ｒ一　（保留３位有效数字）　解析　（１）因满足Ｒｖ＞＞Ｒ　，故用外接法，　电路图如图；　量的实验原理及电路的设计可以考查学生的创　新能力，电表及滑动变阻器的选择使用可以考查　学生综合分析问题的能力，下面对电阻测量的问　题进行分析：　１　伏安法测电阻及数据处理　（２）①作【，一Ｊ直线，舍去左起第２点，其余　５个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧。②　求该直线的斜率ｋ，则Ｒ＝ｋ。　求出的电阻Ｒ＝２２９Ｑ（２２１Ｑ～２３７Ｑ均为　正确）。　２　串联分压法是指在用实验测量待测电阻时。　没有符合要求的电流表。将待测电阻Ｒ　与已知　电阻串联。用电压表测出待测电阻【，　和【，。已知　电阻两端的电压和。由串联分压规律　一　Ｘ　伏安法是测量电阻的一种基本方法。测量电　路有两种：外接法（图甲）和内接法（图乙）当Ｒ　＞＞Ｒ＾时，电流表的分压作用小，选内接法；当　Ｒｖ＞＞Ｒ　时，电压表的分流作用小，选外接法。　求　得待测电阻Ｒｘ的方法。　‘例２　有一只电压表，量程已知，内阻为　Ｒｖ，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表　的量程，内阻可忽略），请用这只电压表和电池，　再用一个开关和一些连接用导线，设计测量某一　高值电阻Ｒ　的实验方法。（已知Ｒ　的值和Ｒｖ相　图　ｌ　差不大）　例１　用伏安法测量电阻值Ｒ，并求出电阻　率』Ｄ。给定电压表（内阻约为５０Ｋ１２）、电流表（内　阻约为４０１＂１）、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻　（约为２５０１２）及导线若干。　（１）画出测量Ｒ的电路图　　’（１）画出实验电路；　（２）简要写出测量步骤和需记录的收据，导　出高值电阻Ｒ　的计算式。　解析　由于所给器材中没有电流表，不能　测出通过也的电流，故不能用伏安法。但电压表　的内阻已知，故可将电压表与高值电阻串联，根　据分压规律的原理来测量。’　（１）原理电路设计如图：　图●　２　（２）图１中的６个点表示实验中测得的６组　电流Ｊ、电压【，的值，试写出根据此图求Ｒ值的步　骤：　（ａ）　图３　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２６卷总第３２６期　２００８年第１０期（下半月）　物　理　教　学　探　讨　ｃｓＴｅａｃｈｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＰｈｙｓｉ—ＶｏＩ．２６　Ｎｏ．３２６　（Ｘ）　１０．２００８．４７．　—（２）连成图ａ，关闭Ｓ，电压表的示数为Ｕｔ，　因电池内阻可忽略，．。．Ｅ—Ｕｔ　连成６，关闭Ｓ，电压表的示数为Ｕｚ，Ｅ—Ｕ２　＋　滑动变电阻（Ｒ。）　电池（Ｅ）　电健（Ｋ）　总阻值约５０１Ｉ　电动势１．５Ｖ，内阻很小　导线若干　联立上面两式得：Ｕｔ—Ｕｚ＋　：：・‘・Ｒ　Ｕ，￣＿Ｔ　Ｕ２Ｒ　。　Ｖ　２　一例４　从下表中给出适当的实验器材，设计　电路来测量电流表Ａ　的内阻ｒ　，要求方法简　（１）匦出电路图，标明利用器材的代号　３　并联分流法　捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。　并联分流是指在实验测量待测电阻时，没有　符合要求的电压表，将待测电阻与已知电阻并　联，分别测出待测电阻Ｒ　和已知电阻Ｒ的电流　Ｊ　和Ｊ。，由并联分流规律Ｊ　Ｒ　＝Ｉ２Ｒ，求出见的　方法。　（２）若选测量数据中的一组来计算ｎ，则所　用表达式ｒ　一一，式中各符号的意义是　解析　首先分析题意知道需测量电流表Ａ　的内阻，按常规思路应用伏安法，但经分析即使　例３　实验室中现　有器材：电池Ｅ，电动势　约为ＩＯＶ，内阻约为１Ｑ；　电流表Ａ　，量程１０Ａ，内　阻ｒｌ约为０．２１１；电流表　该电流表满偏时两端电压才仅为０．４Ｖ，量程　１０Ｖ的电压表不能准确测量，只有将Ａ　、Ａｚ并联　起来把当电压表使用，测Ａ　两端电压。由Ｊｚｒｚ—　ＪｌｒＩ，得ｒｌ　一Ｊ２・ｒ２／Ｊｌ，Ｊｌ、Ｊ２分别为Ａｌ、Ａ２中的　图４　电流值，电路如图。　５　多个电阻的测量　Ａ２，量程３００ｍＡ，内阻ｒ２　约为５１＂１；电流表Ａ。，量程２５０ｍＡ，内阻　约为　５ｆｌ；电阻器Ｒｌ，最大电阻９９９．９１＂１，阻值最小改变　量为０．１Ｑ；滑动变阻器Ｒｚ，最大阻值ＩＯＯＥＩ；开关　例５　电阻Ｒ　、Ｒ　、Ｒ　连接成如图的电路，　放在一个箱中（虚框所示），箱面上有三个接线柱　Ｓ；导线若干。要求用图所示的电路测定图中电　流表Ａ的内阻。　Ａ、Ｂ、ｃ，请用多用表和导线设计一个实验，通过　对Ａ、Ｂ、ｃ的测量，确定各个电阻的阻值。要求写　出实验步骤并用测值表示电阻Ｒｔ、Ｒｚ、Ｒｓ。　（１）在所给的三个电流表中，哪几个可用此　电路精确测出其内阻？答（）　（２）你要读出的物理量是：——，用这些物　理量表示待测内阻的计算公式是：　解析　由于电流表Ａｔ的量程与电流表Ａｚ、　Ａ。的量程相差很大，为了使读数准确，应该选电　流表Ａｚ、Ａ。，用此电路由并联分流规律可精确测　图　５　出内阻。若Ａ为Ａ　，Ａ　为Ａ　，Ｒ　的阻值Ｒ　，由Ｉ　一解析　比较易解出结果的是用导线短接电　路进行测量。　‘　Ｊ２＋Ｊ２　ｒ２／Ｒ　，得ｒ２＝（Ｊ３一Ｊ２）・Ｒ　／Ｉ２，若Ａ　为Ａ。，Ａ　为Ａ　２，同理得　一（Ｊ２一Ｊ。）・ＲＸ／Ｉ。，　把测量方法搞清楚后很容易做（２）问。　４　把电流表当电压表使用　器材代号　电流表（Ａ　）　电流表（Ａ　）　电压表（Ｖ）　电阻（Ｒ１）　实验步骤如下：　①用导线连接ＢＣ，测出Ａ、Ｂ两点间的电阻　值Ｘ；　规格　量程１０ｍＡ，内阻ｒ　待测（约　４０Ｑ）　②用导线连接ＡＢ，测出Ａ、Ｃ两点间的电阻　值３，；　③用导线连接ＡＣ，测出Ｂ、Ｃ两点间的电阻　值ｚ；　量程５ＯＯ￣Ａ，内阻ｒ２＝７５０１－Ｉ　量程ｌＯＶ，内阻ｒ３＝１０ＫＧ　阻值约１００Ｇ，作保护电阻用　则有：三一　１十　１　１一击＋击　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｖｏ１．２６　Ｎｏ．３２６　物理教学探讨　第２６卷总第３２６期　２００８年第ｌ０期（下半月）　（Ｘ）１０．２００８．４８．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　肌【　与　ｊ　　ｒ生活　ｊ　ｊ　ｉ　ｙ　夏季家庭安全用电的有效保障　“六防＂　孔令文　沂水技工学校，山东省沂水县２７６４００　统计资料表明，一年之中夏季，即６至９月　份电气事故多发，这个季节所发生的电气事故，　约占全年的７Ｏ％。为减少夏季电气事故的发生，　表和电源线因过载而被烧毁。　１．２　正确选择保险丝　安装的刀闸必须使用相应标准的保险丝，不　得用其他金属丝替代，否则容易造成火灾，毁坏　电器。　１．３　避免大功率用电器同时使用　确保夏季用电安全，应做到防过载　防火灾、防雷　击、防潮湿、防触电、防触电后急救方法不科学，　即“六防”。　１　防过载　。　大功率用电器同时使用，会造成过负荷，带　来的直接后果是电流过大，导致线路压降过大，　夏季空调、电风扇都要转起来，又是工农业　生产的大忙季节，是家庭和工农业生产用电的高　峰时期。这个季节常常发生超负荷用电，而超负　荷用电往往烧保险或跳闸，更严重的是导致电压　用户电压过低。导致电器不能正常工作，严重的　会引起火灾。因此大功率用电器尽量不要同时使　用。特别是用电高峰时段，每天中午１１：００—１３：　ＯＯ、晚上２Ｏ：ＯＯ一２２：ＯＯ，大功率电器一定要错开　用。　降低，影响电压质量，造成电线发热加剧，绝缘老　化加速，引起电气火灾和人身电击事故。为避免　超负荷用电，应做到：　１．１　添置大功率用电器先估算供电能力　１．４　谨慎使用多用插座　城镇８Ｏ年代建的房子和农村，由于插座布　添置大功率用电器（例如电热水器、家用空　调、微波炉、电磁炉等）时，要考虑电能表和低压　局不合理，数量又严重不足。导致许多家庭将多　种电器接在同一个多用插座上，而且这些电器还　线路的承受能力。电能表所能承受的电功率近似　于电压乘以电流的值再乘以系数０．７，民用电的　经常同时开启。这样似乎很方便，但实际上弊端　很多。因为多用插座和电源连接线都有额定的容　量，多种家电在同一个多用插座上同时开启使　用，势必会造成电流太大，导致电压下降，从而影　电压是２２０伏，如家中安装５（２０）安的电能表，所　能承受的最大功率便是３０８０瓦。如果通过估算，　发现超负荷，应更换电度表和电源线，以免电度　响电器正常工作，若电压下降幅度过大，还会损　线读出电池的电动势Ｅ一一Ｖ，根据图线求出　电池内电阻ｒ一——一。　Ｊ／Ａ　０．１２　Ｕｆ　１．３７　０．２０　１．３２　０．３１　１．２４　Ｏ．３２　１．１８　０．５０　１．１０　０．５７　１．Ｏ５　三Ｚ　一—Ｄ　上、ｌ　＋　联立上面三个式子可得结果。　３　。　（本题也可以不短接，直接测量，只是数学演　算难度大）。　６　测电阻的数据处理　测电阻的数据处理用【，一Ｊ图象，包括两种　：解析　把数据点画在【，一Ｊ图上后，发现Ｊ　情况：一是伏安法测电阻；二是测电源的内电阻。　在处理时要注意这两种情况下的【，一Ｊ图的斜率　表示电阻的大小。　例６　一位同学在做用电流表和电压表测　电池的电动势和内电阻的实验中，记录的６组数　据见表。试根据这些数据画出【，一Ｊ图象。根据图　０．３２Ａ，Ｕ一１．１８Ｖ为偏差较大的错误点，应　予以排除。连好图线后，从【，轴截距可读出电动　势Ｅ：１．４６Ｖ。图线的斜率为．内阻ｒ值。计算时要　特别注意纵坐标的起点不是０，而是１．００Ｖ。　ｒ一　ｒ＝———　—　—一　ｉｔ一一．＝　．０．７２ｇｌ　ｚｏ。　Ｕ．ＯＪ　伏安法测电阻的实例见例１。