实验室测电阻最常用的方法是.docx
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实验室测电阻最常用的方法是
实验室测电阻最常用的方法是
伏安
法,这种方法的原理是
欧姆定律
.
(1)在虚线框内画出实验的电路图.
(2)若被测电阻RX的阻值约为10Ω左右,请将图中的实物连成实验电路.
(3)连接电路时,应将开关
断开
.经检查电路连接无误准备合上开关做实验时,别忘记应先将滑动变阻器的滑动片移到
接入电阻最大的
位置,这样做的目的是
防止电流过大,损坏元件
.
(4)当移动滑动变阻器,使两表的示数如图时,记下读数就可求出被测电阻的阻值为
8Ω
.该实验要求测量3次并求平均值,其目的是
减小误差
.
考点:
伏安法测电阻的探究实验;电流表的使用;电流表的读数方法;电压表的使用;电压表的读数方法;滑动变阻器的使用.
专题:
应用题;实验题;信息给予题.
分析:
伏安法测电阻的原理是:
用电压表测出电阻两端的电压,电流表测出通过电阻的电流,根据欧姆定律求出电阻的大小;
(1)根据伏安法测电阻的原理即可画出电路图;
(2)根据电源的电压确定电压表的量程;根据欧姆定律求出电路中最大电流,确定电流的量程;按电流流向法连接实物图;
(3)实验前,开关要断开,滑动变阻器要达到阻值最大处,防止电流过大损坏电路元件;
(4)根据电流表、电压表的量程和分度值确定电表的示数;根据欧姆定律求出被测电阻的阻值;多次测量的目的是减小误差.
解答:
解:
根据伏安法测电阻的原理可知:
实验室测电阻最常用的方法是伏安法,这种方法的原理是欧姆定律.
(1)电压表测量未知电阻两端的电压,电流表测通过未知电阻的电流,利用滑动变阻器改变电阻两端的电压,进行多次测量减小误差.电路图如图:
(2)电源的电压为4.5V(三节1.5V的干电池串联),电压表的量程为15V;
电路中最大电流约为
4.5V
10Ω
=0.45A<0.6A,故电流表的量程为0.6A;
电压表与未知电阻并联,电流表与未知电阻串联,注意电表的正负接线柱的连接;滑动变阻器按一上一下的原则连接,如图:
(3)连接电路时,应将开关断开,滑动变阻器的滑动片移到最大阻值处,防止电流过大损坏电路元件.
(4)此时电压表的量程为3V(否则电压表的示数超过电源的电压),分度值为0.1V,所以电阻两端电压为2.4V;
电流表量程为0.6A,分度值为0.02A,所以通过未知电阻的电流为0.3A;
被测电阻的阻值:
R=
U
I
=
2.4V
0.3A
=8Ω
故答案为:
伏安法;欧姆定律;
(1)如上图;
(2)如上图;(3)断开;接入电阻最大的;防止电流过大,损坏元件;(4)8Ω;减小误差.
点评:
本题考查了伏安法测电阻实验的原理和电路图的设计,以及实物图的连接等.解决本题关键是电流表、电压表量程的选择和读数.
实验思路:
欧姆定律I=U/R可变形为R=U/I,这可不可以说导体的电阻R与U成正比而与I成反比?
也就是说加在导体两端的电压U越高,导体的电阻R就会越大;通过导体的电流越大,导体的电阻R就会越小?
电阻是物质的属性,是由导体本身因素(材料、长度、粗细)决定的(另外,还与温度有关系),不会因通电情况的不同而不同。
这与以前学过的密度ρ=m/V只与物质本身特性有关而与那块物质的质量大小、体积大小无关一样。
用伏安法测量电阻是一个重要的实验,实验中要综合应用多种电学仪器,应以严谨的态度、细致的操作完成这个实验。
实验目的:
1.知识与技能:
应用欧姆定律,学习一种测量电阻的方法;会同时使用电压表与电流表,了解钨丝的电阻特性。
2.过程与方法:
通过测量小灯泡的电阻,了解欧姆定律的应用。
3.情感、态度与价值观:
实验电路的设计、连接以及测量过程中的兴趣培养,爱护实验器材。
仪器和材料:
电流表、电压表、电源(蓄电池或干电池组),滑动变阻器、单刀开关、导线若干。
过程与方法:
(1)首先自己设计电路图(参考课本图,再在图基础上,画出包括电源、开关、滑动变阻器在内的电路图)。
(2)根据实验设计,选择实验器材,同时要重温电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
(3)按照电路图连接电路,注意接线应有序进行,实物接线应和电路图一致。
接线时,开关要断开,再根据实验需要接成通路、开路。
每次读数后,开关要及时断开。
(4)实验中需要测量三组数据,这只要改变变阻器的滑片位置,开始时,滑片应置于最大阻值位置,实验时,将它的阻值逐渐由大向小调节,并尽量选择电流的读数只有1位小数的数值,以便于计算。
交流与评估:
下面是某同学拟出的一份实验报告:
实验报告
实验目的
测量电阻Rx的电阻值
实验原理及电路图
欧姆定律
实验步骤
(1)按照电路图连接电路,调节滑动变阻器R,使电路中的电阻较大;
(2)接通开关S,读出电流表和电压表的示数;
(3)根据测量的电压、电流值算出Rx的阻值。
实验记录
电压(V)
电流(A)
电阻(Ω)
2.8
0.4
实验讨论
略
试回答下列问题:
(1)本实验报告是否完整,还应添上哪些基本项目?
(2)从“实验步骤”看,存在的主要缺陷是什么?
(3)滑动变阻器在实验中所起的作用是什么?
(4)假如该同学实验时,刚一“试触”就发现电流表的指针迅速摆动最大刻度,其原因可能是哪些?
(5)就该同学的电路图而言,假若电压表的电阻不是很大,则电阻值的测量结果将偏大还是偏小?
试讨论一下造成这种现象的原因。
思路导航:
这是一道全面考查“伏安法测电阻”的实验题,从实验报告、实验步骤、线路故障排查到测量误差分析都进行了考查。
答好这道考题的关键是平时要注重亲自参与实验,而不是“黑板上做实验”。
(1)实验器材、实验结论(为减小误差应多次测量求平均值)。
(2)没有多次测量求平均值。
(3)保护电路;改变R两端的电压及电流,以便多次测量。
(4)电源电压偏高;电流表的量程选择过小;Rx与R同时短路。
(5)偏小。
原因是:
这个电路中,电压测量的是电阻两端电压的“真值”,而电流表测量值是电阻中的电流与电压表中电流之和,由R=U/I计算可知R测<R真。
2011年高考试题中的电学实验问题,除个别试题单独考查电学实验基本仪器器材的原理及使用外,大多数试题都是将两个或两个以上的基本实验综合在同一试题中,较好的考查了学生综合运用电学知识与方法的能力。
一、多用电表测电阻与测量伏安特性曲线实验
测量导体的伏安特性曲线时,需要依据导体的电阻值估算出测量电路的最大电流与最大电压,作为选择电流表、电压表量程及选择电流表内接还是外接的依据。
利用多用电表的欧姆档可以粗侧或估测导体的电阻。
例1.(福建理综)某同学在探究规格为“6V,3W”的小电珠伏安特性曲线实验中:
(1)在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至_______档进行测量。
(填选项前的字母)
A.直流电压10V B.直流电流5mA
C.欧姆× 100 D.欧姆× 1
(2)该同学采用图1甲所示的电路进行测量。
图中R为滑动变阻器(阻值范围0~20Ω,额定电流1.0A),L为待测小电珠,V为电压表(量程6V,内阻20kΩ),A为电流表(量程0.6A,内阻1Ω),E为电源(电动势8V,内阻不计),S为开关。
Ⅰ在实验过程中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于最________端;(填“左”或“右”)
Ⅱ在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关S后,无论如何调节滑片P,电压表和电流表的示数总是调而不零,其原因是______点至______点的导线没有连接好;(图甲中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图甲中的数字,如“2点至3点”的导线)
Ⅲ该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图1乙所示,则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。
(填“不变”、“增大”或“减小”)
解析:
(1)规格为“6V,3W”的小电珠的正常工作电阻为:
。
未接入电路时的“冷态”电阻还要小点,一般多用电表的欧姆档中值电阻为“15”。
因此,估测小电珠的电阻时,应选择欧姆档的“× 1”倍率。
(2)Ⅰ本实验中,滑动变阻器为分压式接法,接通开关之前应使小电珠两端电压为零。
所以,应将滑动变阻器的滑动片移至最左端。
Ⅱ电压表、电流表的示数不能调为零,说明电路中是有电流的,电路的串联部分是完好的,只能是“1”和“5”之间是断路的,即“1”点至“5”点的导线没有接好;
Ⅲ伏安特性曲线上各点的U轴坐标与I轴坐标之商,就是导体在该电压(或电流)时的电阻,由图象的弯曲情况可知,随工作电压的增大,电阻逐渐增大。
例2.(广东理综)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,所用器材有:
小电珠(2.5V,0.6W),滑动变阻器,多用电表,电流表,学生电源,开关,导线若干。
(1)粗测小电珠的电阻,应选择多用电表_____倍率的电阻挡(请填空“×1”、“×10”或“×100”);调零后,将表笔分别与小电珠的两极连接,示数如图2,结果为______Ω。
(2)实验中使用多用电表测量电压,请根据实验原理图3完成实物图4中的连线。
(3)开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片P置于_________端。
为使小电珠亮度增加,P应由中点向________端滑动。
(4)下表为电压等间隔变化测得的数据。
为了获得更准确的实验图像,必须在相邻数据点_______间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”、“ef”)
数据点
a
b
c
d
e
f
U/V
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
0.000
0.122
0.156
0.185
0.216
0.244
解析:
(1)应选“×1”倍率的电阻档(分析同例1),因此,用多用电表欧姆档测得小电珠的电阻8Ω(欧姆表测电阻,不需估读。
)
(2)实验中,电路的最大电流为小电珠的正常工作电流,为:
。
所以,电流表选0-0.6A量程;多用电表的红表笔相当于电压表的“+”接线柱;实验中需要小电珠两端电压从0开始变化至2.5V。
所以,滑动变阻器要接成分压式。
按电路图连接实物,如图5所示。
(3)闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于“a”端(分析同例1)。
为使小电珠亮度增加,就应是小电珠两端电压增大,应将P由中点向“b”端滑动。
(4)分析表中数据可以看出,b组以后各组数据,小电珠的电流随电压几乎线性增加,对应图象接近直线,而a、b两组数据显示,这一段,电流不随电压线性变化,即小电珠伏安特性曲线在这一数据段是非线性的,将出现明显弯曲。
为使测出的这段图象更接近真实图象,应使测量点密集一些。
因此,应在a、b两数据点间多测几组数据。
二、等效法测电阻
在闭合点电路中,测出总电流或端电压,并记下测量数据,然后用电阻箱替代某一电阻,调节电阻箱,当电路中的电流或电压恢复原值时,由闭合电路欧姆定律可知,电阻箱的电阻与被它替换掉的电阻的阻值相等。
例3.(全国课标理综)为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图6所示的电路。
图中,Ao是标准电流表,Ro和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关,E是电池。
完成下列实验步骤中的填空:
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- 实验室 电阻 常用 方法