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高中物理电学实验中电阻测量方法归纳与分析

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(3)测量电阻时,每一次换档都应该进行调零

(4)测量时,应使指针尽可能在满刻度的中央附近。(一般在中值刻度的1/3区域)

(5)测量时,被测电阻应和电源、其它的元件断开。

(6)测量时,不能用双手同时接触表笔,因为人体是一个电阻,使用完毕,将选择开关拨离欧姆档,一般旋至交流电压的最高档或OFF档。 (二) 用惠斯通电桥测量电阻

1、原理:惠斯通电桥的原理如图所示。电阻R1、R2、 R和待测电阻RX连成四边形,每一条边称为电桥的一个臂。在对角A和C之间接电源E,在对角B和D之间接检流计G。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关接通后,各条支路中均有电流通过,检流计支路起了沟通ABC和

ADC两条支路的作用,好象一座“桥”一样,故称为“电桥”。适当调节R、R1和R2的大小,可以使桥上没有电流通过,即通过检流计的电流IG = 0,这时,B、D两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A、B之间的电势差等于A、D之间的电势差,B、C之间的电势差等于D、C之间的电势差。设ABC支路和ADC支路中的电流分别为I1和I2,由欧姆定律得

I1 RX = I2 R I1 R1 = I2 R2

RXR?两式相除得: R1R2上式称为电桥的平衡条件。 所以RX?2、测量方法

RR1 通常将R / R2称为比率臂,将R1称为比较臂。 R2如图,连接电路,取R1、R2为定值电阻, R3为可变电阻箱(能够直接读出数值), Rx为待测电阻。调节R3,使电流计中的 读数为零,应用平衡条件,求出Rx。 (三)等效替代法测电阻

1、等效替代法就是在测量的过程中,让通过待测电阻的电流(或电压)和通过电阻箱的电流(或电压)相等。电路如图13,将单刀双掷开关调到a,闭合S1调节R,使安培表读数为I0,保持R不动,将单刀双掷开关打到b,调节R0使安培表读数仍为I0,则电阻箱的读数就是待测电阻的数值。 2、测量原理:图14是用伏特表完成的实验,同学们自己分析测量原理。 3、注意:主要元件为电阻箱和单刀双掷开关。虚线框内可用分压控制电路。

图13

图14

S1

S2

图15

(四)公式计算法测电阻

公式计算法主要是应用串并联电路的特点和全电路的知识进行分析,并求出待测电阻的数值。图15是测量电阻Rx的电路, Rx为待测电阻,R为保护电阻,其阻值未知,R1为已知的定值电阻,电源电动势为E未知,S1、S2均为单刀双掷开关,A为电流表,其内阻不计。

(1)测量Rx的步骤为:S2向d闭合,S1向 a 闭合,记下电流表的读数I1,再将S2向c闭合,S1向 b 闭合,记下电流表读数I2。

(2)计算Rx的公式为Rx=

I2R1 I1分析解答:当S2接d,S1接a时,Rx的电压Ux=I1Rx 当S2接c,S1接b时,R1上的电压U1=I2R2 在不改变电阻R的情况下,Ux=U1

所以I1Rx=I2R1,RX?(五)补偿法测电阻

1、基本原理:在一定温度下,直流电通过待测电阻Rx时,用电压表测出Rx两端的电压U,用电流表测出通过Rx的电流I,则电阻值可表示为:Rx=U/I

2、试验方法:连接如下电路图,调节R3使检流计G无电流通过(指针指零),这时电压表指示的电

压值Ubd等于Rx两端的电压Uac,即b,d之间的电压补偿了Rx两端的电压。清除了电压内阻对电路的影响。 补偿法测电阻的优点

补偿法测电阻比伏安法测电阻产生的误差要小,这主要是因为补偿法测电阻时没有引入测量仪表自身的电阻,从而降低了系统误差,提高了测量正确度。

电路简单,实用性强。电路中的元件和仪表都是常用器件,并且个滑动变阻器和电阻箱的阻值是否准确均不会影响被测电阻的测量值,从而对电阻器件的选择降低了要求。

调节方便,电路通过粗调和细调的设计,既可以提高测量的速度,又可以保护检流计,这是电桥发测量电阻时很难做到的。

修正系统误差。电路中测量仪表自身的电阻与测量结果无关,从而降

I2R1 I1低了测量方法引入的误差,这是单纯伏案法测量电阻时无法做到的。

以上电阻测量的五种方法,同学们在平时解题时可视具体情况灵活选用。

【参考文献】

1、《联想解题》(高中物理) 王良调 2000年12月第一版,吉林人民出版社; 2、《题源》(高中物理实验) 牛鑫哲 2005年3月第二版,河北教育出版社; 3、《各个击破》(实验) 傅绍政 2006年3月第六版,延边人民出版社;

4、《高中物理实验解题题典》 刘继家 2005年5月第五版,东北师范大学出版社。

高中物理电学实验中电阻测量方法归纳与分析

(3)测量电阻时,每一次换档都应该进行调零(4)测量时,应使指针尽可能在满刻度的中央附近。(一般在中值刻度的1/3区域)(5)测量时,被测电阻应和电源、其它的元件断开。(6)测量时,不能用双手同时接触表笔,因为人体是一个电阻,使用完毕,将选择开关拨离欧姆档,一般旋至交流电压的最高档或OFF档。(二)用惠斯通电桥测量电阻1、原
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