電學實驗中電阻的測量論文
電學實驗中電阻的測量論文
摘 要：實驗在物理教學過程中發揮著不可替代的作用，合理利用實驗，能收到良好的教學效果。
測量是實驗探究重要環節。
本文從實驗的重要性、電阻的測量這一初中物理教學的重要實驗，兩個方面，粗淺的總結了自己教學中的看法。
關鍵詞：物理實驗 電阻的測量
測量是實驗探究的重要環節。
電阻的測量是初中物理教學的重要實驗，能夠檢驗學生對基本電學儀器的使用、對電學基本規律的掌握，還能夠培養學生的發散思維能力和創新意識，是考察學生能力的重要命題熱點。
分析近幾年初中學業水平考試試題我們就會發現，電阻的測量方法多種多樣， 實驗原理、實驗步驟和計算方法不盡相同，電路圖的設計靈活多變。
如果平時不加強實驗探究，就會在做題時容易出錯，造成丟分。
因此電阻的測量， 是學生的弱點，是教學中的重點和難點。
下面結合我自己的教學經驗和各種考試的試題，對電學實驗中電阻測量的幾種方法進行探討。
一、伏安法測電阻
伏安法測電阻就是用一個伏特表和一個安培表來測待測電阻測電阻的方法。
實驗原理：R=U/I;實驗過程：(1)設計電路圖，如圖1所示;(2)按圖1把所給器材規范正確的連接成電路;(3)檢查電路連接無誤后閉合開關，用電流表測量出通過待測電阻Rx的電流，記為Ix ;(4)用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓，記為Ux; (5)根據歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測電阻的阻值，其表達式為Rx= Ux/Ix。
用圖1的方法雖然簡單，但是由于只能測一次，因此實驗誤差較大，為了使測量結果更準確，實驗時把圖1進行改進，設計電路圖如圖2所示，按圖2把所給器材規范正確的連接成電路。
增加滑動變阻器的目的是用滑動變阻器來調節待測電阻Rx兩端的電壓Ux，這樣就可以進行多次測量(一般測三次)，求出平均值作為最后結果，以減小實驗誤差。
伏安法測電阻的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I，在試驗中，移動滑動變阻器的滑片，每改變一次位置，就記錄一次對應的電壓表的示數Ux和電流表的示數Ix，計算一次待測電阻的值Rx，然后取平均值作為本次實驗的最后結果。
二、單表測電阻
單表測電阻是指電壓表和電流表各一個，只能選擇其中一種，這種方法需要選擇一個阻值已知的定值電阻R0 或已知最大電阻值為R0 的滑動變阻器。
下面來討論常見的幾種測法：
1.用電壓表和阻值已知的電阻R0 來測量待測電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和串聯電路中的電流處處相等的關系，按圖5的電路圖連接成電路，先把電壓表并聯接在已知電阻R0的兩端，讀出此時電壓表的示數，記為U0;然后再按圖6的電路圖連接成電路，把電壓表并聯接在未知電阻Rx的兩端， 讀出此時電壓表的示數，記為Ux，根據串聯電路中電流處處相等以及歐姆定律的知識得：
在此實驗中如果電壓表只允許連接一次，那么該實驗又如何設計?：
1.1按圖5所示電路圖連接電路，電壓表選擇合適量程，開關閉合前R0與Rx組成串聯電路，電壓表測的是Rx兩端的電壓，讀出電壓表的示數，即為Rx的電壓，記為Ux ;開關閉合后R0被短路，電壓表測的是Rx的電壓也是電源電壓，讀出電壓表的示數，即為總電壓U，在串聯電路中，由于流過Rx的電流與流過R0的電流相等，即有Ux / Rx =(U-Ux)/ R0，所以：
我們也可以用電路圖圖6來進行測量，這種方法的未知電阻Rx的表達式為：
1.2在(1)實驗中如果將一個單刀雙擲開關引入，我們還可以用電路圖圖7的設計來進行未知電阻Rx的測量，當開關擲于1時，電壓表測量的是R0兩端的電壓U0;當開關擲于2時，電壓表測量的是總電壓U。
根據歐姆定律公式I =U/R、串聯電路中的電流處處相等及電壓的關系有：
所以未知電阻Rx的表達式為：
2.用電流表和阻值已知的電阻R0 來測量待測電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和并聯電路中各支路的電壓相等且等于電路的總電壓的關系。
先按圖8的電路圖連接成電路， 用電流表與已知的電阻R0串聯，測出R0的電流，記為I0;然后再按圖9的電路圖連接成電路，把電流表與Rx串聯，讀出此時電流表的示數，即為Rx的電流，記為Ix。
根據并聯電路中電壓的關系以及歐姆定律的知識得：
在此實驗中如果電流表只允許連接一次，那么可以用下列方法來進行待測電阻Rx的測量：
2.1按圖10所示的電路圖連接電路，電源電壓恒定不變，電流表選擇合適的量程，讀出開關閉合前后電流表的示數分別是I與Ix。
開關閉合前R0與Rx組成串聯電路，電流表測的I為串聯電路的電流;開關閉合后已知電阻R0被短路，電路中只有Rx，電流表測的Ix為Rx的電流，由于開關閉合前后電源電壓恒定不變，所以：
2.2按圖11所示的電路圖連接電路，電源電壓恒定不變，電流表選擇合適的量程，先斷開開關，只有已知電阻R0連入電路，讀出電流表的示數，即為已知電阻R0的電流，記為I0;然后再閉合開關，已知電阻R0與待測電阻Rx 連接成并聯電路 ，電流表在干路上是測量總電流，讀出此時電流表的示數，即為總電流，記為I，由于開關閉合前后電源電壓恒定不變，根據并聯電路中電壓的關系、電流的關系以及歐姆定律的知識得：
2.3我們還可以將一個單刀雙擲開關引入，用電路圖圖12的設計來進行未知電阻Rx的測量。
當開關擲于1時，電流表測量的是Rx的電流，記為Ix，當開關擲于2時，電流表測量的是R0的電流，記為I0。
根據并聯電路中的電壓的關系以及歐姆定律的知識得：
除以上幾種測電阻的方法以外，還有常用的易于學生理解的測電阻的方法，如：(1)用電壓表和已知最大電阻值為R0 的滑動變阻器來測量待測電阻的阻值;(2)用電流表和已知最大電阻值為R0 的滑動變阻器來測量待測電阻的阻值;(3)用等效法測量(用電流表和電阻箱)。
在此不再一一討論。
參考文獻
[1]義務教育《物理課程標準》(2011年版，北京師范大學出版社 ，2012年1月).
[2]《新課程背景下的初中物理教學法》(崔秀梅 主編 2004年5月第一版 首都師范大學出版社).
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