電阻測(cè)量的新理念

文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .電阻測(cè)量的新理念高考物理試卷中，以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的形式考查電阻測(cè)量的原理和方法的試題就有 40多個(gè)，涉及定值電阻、電壓表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻、電源內(nèi)阻的測(cè)量等情形。就是這種在伏安法的基礎(chǔ)上演變而來的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，每年卻讓許多考生失利。其原因是：考生觀念不新，思路不廣，在運(yùn)用伏安法時(shí)，生搬硬套造成的。在此， 介紹幾種電阻測(cè)量的新思路和新方法，幫助考生開闊思路，提高創(chuàng)新能力。一、“伏伏”法“伏伏”法是利用兩塊伏特表測(cè)電阻，是運(yùn)用電壓計(jì)算電流（或測(cè)電流）的創(chuàng)新思維。．利用“伏伏”法測(cè)電壓表的內(nèi)阻例1為了測(cè)量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻（內(nèi)阻約2000Ω），實(shí)驗(yàn)室可以提供的器材有：電流表A1，量程為0．6A，內(nèi)阻約為0．1Ω；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻約為3500Ω；電阻箱R1的阻值范圍為0～9999Ω；電阻箱R2阻值范圍為0～99．9Ω；滑動(dòng)變阻器R3的最大阻值約為100Ω，額定電流1．5A；電源E，電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻約0．5Ω；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）請(qǐng)從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電壓表V的內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路，畫出電路原理圖（圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注），要求測(cè)量盡量準(zhǔn)確。（2）寫出計(jì)算電壓表 V的內(nèi)阻Rv的計(jì)算公式為 Rv＝________。分析與解 多數(shù)考生解答此題，毫不猶豫地套用伏安法，由于沒有考慮電表的量程，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生想到待測(cè)電壓表的量程為 3V，內(nèi)阻約為 2000Ω，電壓表中的最大電流為，認(rèn)為電流表不能用，由于創(chuàng)新能力差，也做不正確。只有極少數(shù)有“伏伏”法新理念的考生才能做正確。答案是：1文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .（1）測(cè)量電壓表V的內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖 1所示。要求測(cè)量盡量準(zhǔn)確，加電阻 R法使電表指針偏角大于1/3。（2）閉合開關(guān)，電壓表 V的示數(shù)為U，電壓表V2的示數(shù)為U2，電阻箱R1的讀數(shù)為r1。根據(jù)歐姆定律，利用通過電壓表的電流與電阻R1的電流相等，算出電壓表的電阻為此方法適用于電流表不能用或沒有電流表等情形。設(shè)計(jì)電路時(shí)不僅要考慮電壓表的量程，還要考慮滑動(dòng)變阻器分壓與限流的連接方式。．利用“伏伏”法測(cè)定值電阻的阻值例2（2004年全國(guó)卷二）用以下器材測(cè)量電阻Rx的阻值（900～1000Ω）；電源E，具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為9．0V；電壓表V1，量程為1．5V，內(nèi)阻r1＝750Ω；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2＝2500Ω；滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為100Ω；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的 1，試畫出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖（原理圖中3的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注）。（2）若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表 V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測(cè)得量表示 Rx的公式為Rx___________。分析與解很多考生解析此題，第一思維考慮的就是伏安法。由于本題沒有電流表，思維受阻。當(dāng)然做不正確。本題要運(yùn)用。電壓表（伏特表）算電流”這一創(chuàng)新思維。其答案是：（1）測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路如圖 2所示。（2）電壓表V1的示數(shù)為U1，電壓表V2的示數(shù)為U2，電壓表V1的內(nèi)阻為r1，根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)電路的規(guī)律，算出 Rx的電阻為小結(jié)：“已知電壓表內(nèi)阻，一表兩用”二、“安安”法2文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .“安安”法是利用兩塊安培表測(cè)電阻，是運(yùn)用電流表測(cè)電壓（或算電壓）的創(chuàng)新思維。．利用“安安”法測(cè)電流表的內(nèi)阻例3從下列器材中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)電路來測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的精確度，并測(cè)量多組數(shù)據(jù)。器材（代號(hào)）與規(guī)格如下：電流表A1，量程10mA，內(nèi)阻待測(cè)（約40Ω）；電流表A2，量程500μA，內(nèi)阻r2＝750Ω；電壓表V，量程10V，內(nèi)阻r2＝10kΩ；電阻R1，電阻約為100Ω；滑動(dòng)變阻器R2，總阻值約50Ω；電池E，電動(dòng)勢(shì)1．5V，內(nèi)阻很??；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，標(biāo)明所用器材的代號(hào)。（2）若選取測(cè)量中的一組數(shù)據(jù)來計(jì)算r1，則所用的表達(dá)式r1＝__________，式中各符號(hào)的意義是__________。分析與解：大多數(shù)考生看到此題，第一感覺考慮的就是伏安法，由于沒有考慮電表的量程，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生想到要滿足“有盡可能高的精確度”的條件，認(rèn)為電壓的測(cè)定，不能選量程是 10V的電壓表。因?yàn)殡娏鞅?A1上允許通過的最大電壓為 0．4V，因而電壓表測(cè)不出電流表的兩端的電壓，但由于缺乏創(chuàng)新精神，想不出其他方法。只有極少數(shù)有“安安”法新思路的考生才能設(shè)計(jì)出新方案：將電流表 A2的最大電壓為 0．375V，可并聯(lián)在電流表A1的兩端，利用電流表測(cè)量電壓；要滿足“多測(cè)幾組數(shù)據(jù)”，滑動(dòng)變阻器 R2采用分壓接法；因A1的兩端的最大電壓為0．4V，加電阻R1法起保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)電路如圖 3所示，其表達(dá)式是 ，式中I1、I2、r1、r2分別表示通過電流表 A1、A2的電流和其內(nèi)阻。此方法適用于電壓表不能用或沒有電壓表等情形。設(shè)計(jì)電路時(shí)除考慮電流表的量程外，還要考慮滑動(dòng)變阻器分壓與限流的連接方式．利用“安安”法測(cè)定值電阻的阻值3文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .例4用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值。器材（代號(hào)）與規(guī)格如下：電流表A1（量程250mA，內(nèi)阻r1為5Ω）；標(biāo)準(zhǔn)電流表A2（量程300mA，內(nèi)阻r2約為5Ω）；待測(cè)電阻R1（阻值約為100Ω）；滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值10Ω）；電源E（電動(dòng)勢(shì)約為10V，內(nèi)阻r約為1Ω）；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）要求方法簡(jiǎn)捷，并能測(cè)多組數(shù)據(jù)，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明每個(gè)器材的代號(hào)。（2）實(shí)驗(yàn)中，需要直接測(cè)量的物理量是 __________，用測(cè)的量表示待測(cè)電阻 R1的阻值的計(jì)算公式是 R1_________。分析與解 （1）實(shí)驗(yàn)電路如圖 4所示。（2）兩電流表A1，A2的讀數(shù)為I1，I2和電流表A1內(nèi)阻為r1，待測(cè)電阻R1，阻值的計(jì)算公式是三、“加R”法“加R”法又叫“加保護(hù)電阻”法。在運(yùn)用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的原則，加保護(hù)電阻的方法就應(yīng)運(yùn)而生。設(shè)計(jì)電路時(shí)不僅要考慮電壓表和電流表的量程，還要考慮滑動(dòng)變阻器分壓與限流的連接方式。1．利用“加R”法測(cè)電流表的內(nèi)阻例5 某電流表的內(nèi)阻在 0．1～0．2Ω之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：A．待測(cè)電流表A1（量程0．6A）B．電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約2kΩ）C．滑動(dòng)變阻器R1（最大電阻10Ω）D．定值電阻R2（阻值5Ω）E．電源E（電動(dòng)勢(shì)4V）F．開關(guān)S及導(dǎo)線若干（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；（2）若測(cè)得電壓表的讀數(shù)為 U，電流表的讀數(shù)為 I，則電流表A1內(nèi)阻的表達(dá)式為 RA＝_________。分析與解 許多考生讀完此題，知道實(shí)驗(yàn)原理是伏安法，由于設(shè)計(jì)電路時(shí) 沒有考慮電壓表和電流表的量程，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生想到電流表的 內(nèi)阻在0．1～0．2Ω之間，量程為0．6A，電流表上的最大電壓為 0．12V，因而電壓表不能并聯(lián)在電流表的兩端。本題必須將一個(gè)阻值為 5Ω的定值電阻R2與電流表串聯(lián)，再接到電壓表上，才滿足要求；電壓表的量程3V小于電源電動(dòng)勢(shì)（4V），但可在電路中接入滑動(dòng)變阻器進(jìn)行保護(hù)； 滑動(dòng)變阻器在本實(shí)驗(yàn)中采用分4文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯.歡迎下載支持 .壓與限流的連接方式均符合要求，但考慮 限流的連接方式節(jié)能，因而滑動(dòng)變阻器采用限流的連接方式。 故本題設(shè)計(jì)電路圖如圖 5所示；電流表 A1內(nèi)阻的表達(dá)式為 。2．利用“加R”法測(cè)電源的內(nèi)阻例6 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì) E及內(nèi)阻r（E約為4．5V，r約為1．5Ω）。可選用的器材是：量程為3V的理想電壓表V，量程為0．5A的電流表A（有一定內(nèi)阻），固定電阻R＝4Ω，滑動(dòng)變阻器R′，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。圖中各元件需用題目給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。（2）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表的讀數(shù)為 I1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為 U1；當(dāng)電流表的讀數(shù)為 I2時(shí)，電壓表的讀數(shù)為U2，則可求出E＝__________；r＝__________（用I1，I2、U1，U2及R表示）。分析與解 不少考生解析此題，第一理念就是沿用課本上的測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻原理圖，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生想到電壓表的量程3V小于電源電動(dòng)勢(shì)4．5V，因而電壓表不能并聯(lián)在電源的兩端，誤將電壓并聯(lián)在滑動(dòng)變限器R′的兩端，也做不正確。其正確解法如下：（1）實(shí)驗(yàn)電路原理圖