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测量未知电阻的六种方法

(图2)
(图1)
测量未知电阻的六种方法
电阻的测量是高考物理电学实验重点内容之一。

出现频率高,题型五彩斑斓,常用方法如下: 一、伏伏法
1、器材:电源、开关、待测电阻Rx 、已知阻值
的电阻Ro 、电压表一只、导线若干。

2、实验步骤:
⑴ 如图1,将Rx 、Ro 串联在电路中,且电 压表并联在Ro 两端,闭合开关S 记下电 压表的示数Uo ;
⑵ 断开开关S ,将电压表改接并联到Rx 两 端,闭合开关S ,记下电压表此时的示数Ux 。

3、实验原理:
分析:器材中有电压表,则待测电阻Rx 的两端电压Ux 可测。

根据Rx =Ix Ux
可知,要求Rx ,
还应测量出通过Rx 的电流Ix 。

而此时没有电流表,不能测出电流,所以应该想办法将Rx 中通过的电流转换到Ro 中通过的电流。

要让Rx 、Ro 中通过的电流相等,则Rx 、Ro 应串联。

Ro 阻值已知,若用电压表测量出Ro 两端的电压Uo ,即可求Rx 。

∴Rx =Ix Ux =Io Ux =Uo Ux
×Ro ,即: Rx =Uo Ux ×Ro
二、安安法
1、器材:电源、开关、待测电阻Rx 、已知阻值的电阻Ro 、电流表一只、导线若干。

2、实验步骤:
⑴ 如图2,将Rx 、Ro 并联在电路中,且电流表串联在Ro 支 路上,闭合开关S 记下电流表的示数Io ;
⑵ 断开开关S ,将电流表改接串联到Rx 支路上,闭合开关 S ,记下电流表此时的示数Ix 。

(图5)
实验原理:
分析:器材中有电流表,则待测电阻Rx 中通过的电流Ix 可测。

根据Rx =Ix Ux
可知,要求
Rx ,还应测量出Rx 的两端电压Ux 。

而此时没有电压表,不能测出电压,所以应该想办法将Rx 的两端电压转换到Ro 的两端电压。

要让Rx 、Ro 的两端电压相等,则Rx 、Ro 应并联。

Ro 阻值已知,若用电流表测量出通过Ro 的电流Io ,即可求Rx 。

∴Rx =Ix Ux =Ix Uo
=Ix Io ×Ro ,即: Rx =Ix Io ×Ro
三、等效替代法
1、器材:电源、开关、待测电阻Rx 、电阻箱R ,电流表一只、导线若干。

2、实验步骤:
⑴ 如图3,将Rx 与电流表串联接入电路 中,闭合开关S ,记下电流表的示数I ; ⑵ 如图4,断开开关S ,将Rx 拆下,换 上电阻箱R ,并将电阻箱R 的阻值调至 最大。

闭合开关S ,调节电阻箱R 的阻 值,使电流表的示数回复到原来的示数I , 读出并记下电阻箱R 的阻值Ro 。

3、实验原理:
分析:因电源电压不变,两次电路中电流也没变,则电阻不变。

即: Rx =Ro
拓展:为了在实验过程中便于操作,可将
图3和图4合为一体。

如图5,S 为单刀双 掷开关。

实验步骤:
⑴ 按电路图连接电路,将电阻箱R 的阻值调
至最大;
⑵ 将S 接a 点,记下电流表的示数I ;
(图6)
⑶ 将S 接b 点,调节电阻箱R 的阻值,使电流表的示数回复到原来的示数I ,读出并记下
电阻箱R 的阻值Ro 。

∴ Rx =Ro 四、极值法
1、器材:电源、开关、待测电阻Rx 、滑动变阻器R ,电流表一只、导线若干。

2、实验步骤:
⑴ 按电路图6连接电路,调节滑动变阻器的滑片P 至最大电阻处,根据铭牌记下滑动变阻
器R 的最大阻值Ro ;
⑵ 闭合开关S ,记下电流表的示数I1;
⑶ 调节滑动变阻器的滑片P 至阻值为0Ω ,记下电流表此时的示数I2。

3、实验原理:
分析:⑴ 当滑片P 至最大电阻时,即 R 与待测电阻Rx 串联。

∴ U = I1(Rx + Ro )
⑵ 当滑动变阻器的滑片P 至阻值为0Ω时,电路中只有待测电阻Rx 。

∴ U = I2×Rx
解得:Rx =
1
21I -I I ×Ro
五、半偏法测电表电阻 半偏法测电流表电阻
1.实验器材:待测电流表、蓄电池组、电阻箱、滑动变阻器、 电键2个及导线若干。

2、实验步骤:
⑴、按图接线,图中R1 为滑动变阻器、 R2为电阻箱,电源为蓄电池,内阻可以不计。

⑵、先合下S1 ,调节R1使电流表指针满偏.
⑶、再合下S2,保持电阻R1不变,调节R2使电流表指针半偏,记下R2的值. ⑷、若R1>100 R2,则Rg=R2 一般情况 R 测量<R 真 3、实验原理: G
R 1
R 2
S 2
S 1
(图7)
在右图电路中,先断开S2,闭合S1,让电流通过电流表并使其满偏,然后接上电阻箱,并调节它使电流表半偏,由于总电流几乎不变,电流表和R2上各有一半电流通过,意味着它们电阻相等,此时读出电阻箱的电阻,即为电流表的内阻Rg=R2
注意事项:
⑴、R2必须用电阻箱,电阻箱的选择,只要它能调出与电流表内阻相当的电阻即可; ⑵、R1可以用滑动变阻器,也可以用大阻值的电阻箱。

当电阻箱接入时,维持总电流几乎不变是至关重要的,因为这时才可以说两条支路上各有一半电流。

为此:R1的实际阻值应远大于电流表的内阻(R1>100 R2),才能做到总电流几乎不变。

⑶、需要注意的是,R1的大小不是由选用滑动变阻器的阻值大小决定,而是由下式决定:
g g
R I E
R -=
1,在实验中,Ig 、Rg 都是一定的,为保证R1>100 R2,因此电源电动势应尽
量选大一点好。

⑷、在调节电阻箱时,电阻R1不应变化。

半偏法测量电压表电阻
1.按右图接线,图中R0 为电阻箱.
2.先合下S1 ,调节R0 =0,再调节R 使电压表指针满偏.
3.保持变阻器电阻R 不变,调节R0使电压表指针半偏, 记下R0的值.
4.若R0>>R , 有 RV = R0 一般情况 R 测量> R 真实 六、电桥法
1、实验仪器:电阻箱、检流计、电源、开关、箱式惠通电桥等
2、实验原理
电桥的电路如图9所示,四个电阻R1, R2,Rx 和R 。

联成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂。

a 和b 之间连接检流计G ,所谓“桥”就是指ab 这条线而言。

它的作用是将“桥”的两个端点的电位直接进
(图9)
S
R 0
V
a
b R
(图8)
行比较。

当a,b两点的电位相等时,检流计中无电流通过,即电桥达到平衡,容易证明,这时下式成立:
即:
若R1,R2,R0均已知(或R1/R2和R0为已知),Rx即可由上式求出。

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