第十六讲 电阻的测量.docx
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第十六讲电阻的测量
第16讲电阻的测量
知识要点
1、伏安法测导体电阻
试验原理
根据欧姆定律的变形公式
用电压表、电流表分别测出待测电阻两端的电压和通过它的电流,就可以求得这段导体的电阻。
此法叫“伏安法”
实验器材
电源、开关、电压表、
电流表、滑动变阻器、
待测电阻、导线若干
实验电路图
实验步骤
①按实验原理图正确连接实验电路
②电路经检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P的位置,使电阻两端的电压分别为U1、U2、U3,观察电流表的示数,每次对应的数值为I1、I2、I3,分别填入设计的表格中。
③根据每次记录的电压值和电流值求出每次对应的电阻值R1、R2、R3,求出它们的平均值R=(R1+R2+R3)/3
滑动变阻器作用
①保护电路
②改变导体两端的电压,使其成倍数地增加
③多次测量求平均值
2、伏安法测小灯泡电阻(重要)
原理
,伏安法,同上
实验所需器材
电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干
原理图
记录表格
实验序号
U/V
I/A
R/Ω
1
2
3
注意事项
①器材的选取:
电流表所选用量程满偏值要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近小灯泡的电阻(效果更明显)
②连接电路时:
按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则,将它们正确地连入电路,在连接的过程中,开关要断开。
③进行实验时:
闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处,是电路中的电流最小,以保证电路中灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全。
④将每次测量的结果和小灯泡的发光情况记录下来,以便最后分析和总结。
⑤分析处理数据,对于测得的各组电流和电压值,计算出相应的电阻,然后比较,找出规律。
3、“伏安法”测电阻试验中常见故障的排除方法
故障
原因分析
排除方法
闭合开关,灯泡不亮,Ⓐ表示数是零,Ⓥ示数很大
电压表直接接在了电源两极,小灯泡开路
检查小灯泡与底座是否接触良好,否则更换好的小灯泡
闭合开关后发现小灯泡不亮,ⒶⓋ都没有示数
电路中除小灯泡外的某处接触不良(或同时小灯泡的灯丝断了)
将连接各电路元件的接线处重新连接,若同时小灯泡的灯丝坏了,应更换
闭合开关S,发现小灯泡不亮,同时ⒶⓋ有示数,但非常小
ⒶⓋ表有示数,说明电路是通路,灯泡不亮,说明加载灯泡两端的电压太小,使得通过灯泡的电流太小而不亮,这可能是电源电压太小,或滑动变阻器接入电路中的电阻过大
可以适当提高电源电压,或将滑动变阻器接入电路中的阻值调小
闭合开关S后,小灯泡亮,发现ⒶⓋ的指针左偏
指正向左偏转说明ⒶⓋ的正负接线柱接反了
对调正负接线柱上面的线
连接好实验电路后,闭合开关并移动滑片,发现小灯泡变亮,Ⓐ示数变大,Ⓥ示数变小;小灯泡变暗,Ⓐ示数变小,Ⓥ示数变大
电路是通路,但是小灯泡变亮,Ⓐ示数变大时,Ⓥ示数反而变小,是由于Ⓥ并联在了滑动变阻器两端
将电压表改装,并联在小灯泡两端
将实验电路连接好后,闭合开关S,发现小灯泡特别亮,无论滑片怎样移,灯泡亮读不变。
滑动变阻器连接有误
纠正接法(一上一下)
典型例题
1.小明同学用电压表和电流表测一未知电阻Rx的阻值
(1)小明同学测电阻的方法叫,其实验原理是:
,实验中需要测量的物理量是:
和.
(2)小明实验选用的器材如图1所示,其中电源为2节干电池,待测电阻阻值大约为10Ω,滑动变阻器标有“10Ω2A”字样,则实验时电压表选用的量程为V,电流表选用的量程为A.
(3)在图2中请你帮小明同学设计出实验电路图,并在图1中用铅笔画线代替导线进行实物连接:
(4)连接电路时,开关应该.闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应调到,这样可以起到的作用.
(5)为了接近真实值,应多测量几次,取就可以减小误差.因此,在实验过程中需要通过调节,多次改变Rx两端的和通过Rx的,得出多组数据.
2.某同学做“测量小灯泡电阻”的实验,所用实验器材均完好.
(1)图甲是测量灯泡电阻的电路图,请你在○填上合适的电表符号.
(2)根据图甲电路,用笔画线代替导线,将图乙的实物电路连接完整.
(3)该同学连接好电路的最后一根导线时,小灯泡立刻发出微弱的光亮,移动滑动变阻器滑片,灯泡亮度不变.导致上述现象的两个操作错误是:
①;
②.
3.某实验小组做“测量小灯泡电阻”的实验,所用实验器材均完好.连接好电路后,闭合开关,发现小灯光不发光.终过分折,同学们猜想了一些可能的原因,见下表.请根据同学们的猜想,在表中写出对应的电压表和电流表的示数情况(填“有”或“无”).
猜想
电压表
示数情况
电流表
示数情况
灯泡断路
灯泡短路
若是灯泡断路,其原因可能是:
(1);
(2).
4.
(1)如下左图是伏安法测电阻的电路图,在图中○内填写适当的电表符号,在表旁标“+”“-”接线柱.
(2)上题中电压表、电流表的读数分别如上右图甲、乙所示,则导体两端的电压是______V,通过导体的电流是______A,此灯泡的电阻是______.
(3)在“伏安法测电阻”的实验中:
①图是某同学连接的实验电路,但电路中有一根导线连接错误,请你在连错的线上打叉并改正过来.
②若滑动变阻器滑片向右滑动,则电流表示数将______,电压表示数将______,待测电阻大小______(填“变大”、“变小”或“不变”.)
课堂练习
1.如图是伏安法测电阻的实验器材,其中电池组电压为6V,RX的阻值约为10Ω左右.
(1)如果电压表选择3V的量程.那么电流表应选用的量程.这样做的优点是:
①;
②以免实验时间过长,因而影响阻值.
(2)将图甲中器材连接成测定RX阻值的实验电路(要求:
滑动变阻器的画片P处于最左端时,连入电路中的阻值最大).
甲同学
乙同学
实验次数
电压/V
电流/A
实验次数
电压/V
电流/A
1
2.0
0.20
1
2.0
0.28
2
2.5
0.24
2
2.5
0.24
3
3
(3)老师看到了他们的数据后,认为其中有一位同学的实验电路接错了.
A.你认为______同学的电路接错了;
B.你的判断依据是______.
(4)小明同学已将前两次实验的数据记入了正确的表中,第3次实验的电表指示如图乙所示,请将读数填入表中,并完成表中的有关计算.
实验次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
0.24
10.4
3
被测电阻值Rx=______
(5)从记录表中看出,三次实验计算所得的电阻值不完全相同,其原因是______.
2.在“用电流表和电压表测电阻”的实验操作中,可能出现A、B、C、D四种错误,请将与之对应的不正常现象用短线连接.
3.用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻.
(1)如图是实验电路图,图上的圆圈表示电表,请在圆圈内填入相应的字母.
(2)某实验小组通过改变灯泡两端的电压,进行了三次测量,部分记录见上表.若电压表示数为2.50V时,电流表的指针位置如图所示,请你填写表格中的两个空格.
实验次数
1
2
3
电压/V
1.00
1.70
2.50
电流/A
0.14
0.22
电阻/Ω
7.1
7.7
(3)老师看了该小组的记录,提示说:
你们注意到三次测量的电阻相差较大这个现象吗?
通过交流,其他小组也都有类似现象:
灯泡电阻随电压增大、亮度增强而增大.经讨论,同学们认识到:
实验有误差是肯定的,但这个现象不能单纯用误差来解释.因为:
如果是误差,那么三次测得的电阻值应该相差______(选填“较大”或“较小”),并具有______的特点(选填“逐次增大”、“逐次减小”或“时大时小”).后来,同学们注意到灯泡发热发光的特殊性,认为灯泡的电阻可能与______有关,并通过查阅课本得到了证实.
4.用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中Rx为待测电阻,R为电阻箱,S为单刀双掷开关,R0为定值电阻.某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I;
B.读出电阻箱的示数R;
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I;
D.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大.
(1)上述步骤的合理顺序是:
______(只填写序号).
(2)步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,则它的示数为______Ω.若已知R0的阻值为10Ω,则待测电阻的阻值为______Ω.
(3)本实验所采用的物理思想方法可称为______(选填“控制变量法”或“等效替代法”).
5.请你利用电压表、电源、已知阻值的电阻R0、开关、导线,测量待测电阻RX的阻值.
(1)在方框内画出实验的电路图.
(2)写出实验步骤和所测得的物理量.
(3)用所测量的物理量写出RX的表达式RX=______.
6.图甲是测量定值电阻R的实物连接图.图中R阻值约为10Ω,滑动变阻器R,的规格为“20Ω,1A”.
(1)请在图甲中将电路连接完整,要求滑片P在A端时接入的阻值最大.
(2)正确连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表的示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,其读数为______,则电阻的大小为______.
(3)实验中,滑动变阻器的作用是______.
(4)若在实验中发现电压表已损坏,仍利用该电路测出定值电阻R的阻值.要求写出实验步骤及所测的物理量,并以相应的符号表示.
步骤1:
______;
步骤2:
______;
步骤3:
根据以上测出的物理量及题中的条件,用相应的符号写出计算电阻的表达式:
R=______.
7.如图所示是测量待测电阻Rx的阻值所用的电路图和实验器材实物图.其中R0是阻值已知的电阻,电源是由多节电池串联而成的,电压小于15V,但确切数值未知,使用过程中电源电压不变.
(1)按照电路图用笔画线代替导线完成实物连接图.(图中连线不能交叉)
(2)对照电路及实物图,简要写出实验的测量步骤.(步骤中要明确写出实验中要测量的物理量)
(3)用所测量的物理量写出Rx的表达式:
Rx=______.
课后作业
1.如图所示是用电压表和电流表测量小灯泡电阻RL的四个电路图,其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.在用伏安法测电阻的实验中,连接电路正确的是( )
A.开关断开或闭合都可以
B.连接滑动变阻器时,应该使滑片置于接入电路的阻值最大处
C.接线时,必须从电源正极开始,开关要靠近电源正极
D.在实验结束时,只要把变阻器滑片再置于电阻值最小位置即可
3.实验结果记录表:
试验次数
电流I/A
电压U/V
电阻R/Ω
1
0.2
2
2
0.3
3
3
0.4
4
(1)请完成表格
(2)通过分析实验数据可以看出,电阻两端的电压与通过它的电流的比值是一个定值,这说明了导体的电阻是导体本身的一种______,它的大小与它两端的______和通过它的______无关.
4.
(1)如图左所示是伏安法测电阻的电路图,在图中○内填入适当的电表符号,在电表旁标“+”、“-”接线柱.
(2)若电压表、电流表的示数分别如图甲、乙所示,则导体两端的电压是______V,通过导体的电流是______A,此被测电阻是______Ω.
5.如图所示甲是测量小灯泡电阻的电路图和实物图(估计灯丝电阻为10Ω左右).
(1)在电路图中的○里填上电压表和电流表的符号.
(2)用笔画线代替导线,按电路图连接实物图.(要求将滑动变阻器的接线柱A连入电路)
(3)要使电流表示数变大,滑动变阻器的滑片P应往______滑动.
(4)在某一恰当位置时,电流表和电压表的示数如图乙所示,则灯丝的电阻是______Ω.
6.如图所示甲是测量电阻的电路图,请把图乙所给的器材按图甲电路图的要求连接起来.已知电阻R1=l0Ω,闭合开关S,调整可变电阻R使电流表A1,A2的示数如图丙所示,其中A1的示数是______A,A2的示数是______A.电阻R2=______Ω.
7.在测未知电阻RX的阻值的实验时,有一只电压表、一个开关、一个电源和若干导线,还有一个通过伏安法测出的已知阻值的电阻R0.若用这些器材来测未知电阻RX的阻值,要求在设计实验中:
(1)画出电路图;
(2)写出测量的主要步骤;
(3)写出计算R的表达式.
8.某同学要用伏安法测一个未知电阻,实验桌上准备的器材有:
蓄电池(6V)、电压表、电流表、待测电阻、开关各一个和七根导线.
(1)为了使测量结果较为准确,还需向老师借一个______,用于改变待测电阻两端的______.读出几组电压值和电流值,达到多次测量______的目的.
(2)某同学的实验记录数据如下表:
实验次数
电压(V)
电流(A)
1
4.0
0.40
2
5.0
0.49
3
5.5
0.52
根据表中数据可以判断,实验中电压表选用______量程,电流表选用______量程,待测电阻的阻值大约为______.
9.为了测量待测电阻的阻值,某同学连接了如下左图所示的电路,请指出图中三处错误并在原图上加以改正.
(1)______.
(2)______.
(3)______.
10.某同学用伏安法测一段导体的电阻,其实验方案与操作过程均正确,两表示数如上右图所示,你认为这个实验可以改进的地方是______这样做的理由是______.
11.有一名同学想测出一个电阻R的电阻值,将选用的器材连接成如图所示电路,R0为已知阻值的电阻,由于电源电压未知,所以没能测出R的阻值.请你填器材,帮助他完成这个实验,要求:
(1)用两种方法,分别画出电路图,并简要说明.
(2)每一种方法在不拆除原有电路接线的条件下,只允许填一种器材和导线接入电路.
伏安法测电阻附加练习
1、小明同学做电学实验,通过改变滑动变阻器R3电阻的大小,依次记录的电压表和电流表的读数如下表所示
电压表读数U/V
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
电流表读数I/A
0.18
0.21
0.24
0.27
0.30
0.33
分析表格中实验数据,可推断小明实验时所用的电路可能是下列电路图中的哪一个?
【 】
2、有一个阻值看不清的电阻器Rx,要测出它的电阻值.
(1)小明按左图的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如右图所示,则通过电阻器Rx的电流为_____A,Rx的电阻为____Ω.
(2)实验中,为了减小误差,小明还需进行的操作是
_______________________________________________________________。
(3)下图是小虎做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③_________________________________________________________________________
3、做测定电阻阻值的实验.
(1)小明根据如图所示的电路图,将图中的实验器材连接成实验电路.同小组的小亮在检查时认为,从实验目的来看,实验电路上有一根导线连接错了,建议小明改接.①请你在接错的那根线上打“×”;②另画一根导线,使电路连接正确;③如果不改接这根导线,对实验的影响是:
__________________(具体说明是什么影响).
(2)小明将电路改接正确后,合上开关,调节变阻器的滑片到某位置时,电压表和电流表的指示如图所示,则电压表的读数是V,电流表的读数是A,被测电阻Rx的阻值是Ω.
(3)小明和小亮为他俩在全班首先获得测量结果而高兴,准备整理实验器材结束实验.你认为他们的实验真的结束了吗?
你会给他们提出什么建议呢?
①写出你的建议:
________________________________________________________________________;
②你提出这个建议的目的是:
________________________________________________.
4、我们知道,测量时总存在误差,通常将测量值与真实值之差叫做绝对误差.初中电学实验中所用电流表的准确度等级一般是2.5级的.2.5级电流表的含义是,用该电流表测量时的最大绝对误差不超过满刻度值的2.5﹪.下表给出了用2.5级电流表测量电流时,电流表指针的偏转角度与百分误差(即最大绝对误差与电流表读数之比的百分数)之间的关系.
电流表指针的偏转角度
量程为0~0.6A电流表的读数
百分误差
满刻度
0.60A
2.5%
满刻度的二分之一
0.30A
5.0%
满刻度的三分之一
0.20A
7.5%
满刻度的四分之一
0.15A
10%
满刻度的十分之一
0.06A
25%
满刻度的二十之一
0.03A
(1)上表中的最后一空处相应的百分误差应是_____________%.
(2)从上表中的数据可以看出,该电流表的指针偏转的角度越大,百分误差___________(选填“越大”“越小”或“不变”).
(3)如果用准确度等级是2.5级的电流表进行测量时要求百分误差小于3.75%,则该电流表指针的偏转角度应大于满刻度的_______________.
5、给出下列器材:
A.电压为3V的电源;B.量程为3V的电压表;C.量程为15V的电压表;D.量程为0.6A的电流表;E.量程为3A的电流表;F.滑动变阻器;G.开关及导线.
现在要测量一个约为10Ω电阻RX的阻值.
(1)为了提高实验准确度,应选择器材A、F、G和、(填写器材代号)。
(2)图为实验时实物连接图,其中滑动变阻器尚未接入,请你用笔画线表示导线将它连入电路。
(3)闭合开关接通电路,移动滑动变阻器的滑片时,发现电流表、电压表的读数都比较小,而且不随滑片的移动而发生变化,可能的原因是把滑动变阻器的两个接线柱接入了电路。
6、小组测量小灯泡的电阻,设计的电路图中有1处错误,请你将错误之处圈出来,并改正在原图上。
然后按照改正好的电路图,将没有完成的实物图连接好。
7、小刚同学测量2.5V小灯泡的电阻时,连接的电路如图:
(1)检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,若没有发现错误,闭合开关,会出现现象.在图中补画出正确的连线.闭合开关前,他应将滑动变阻器的滑片调到端(填“A”或“B”);
实验次数
1
2
3
电压U/V
2.0
2.5
2.8
电流I/A
0.20
0.24
0.25
(2)小刚改正错误后,按正确的操作测得的数据如右表:
则第1次测得的小灯泡的电阻为;从表中计算出三次小灯泡的电阻不相等,你认为可能的原因是.
8、小明和小亮利用图所示的电路测未知电阻的阻值.
(1)根据他们连接的实验电路可知,电表甲应是表.
(2)实验中他们检查电路无误后闭合开关,观察了两电表的示数.计算出被测电阻R=_Ω.
(3)完成了上步计算后小明认为实验就完成了,小亮则认为,仅这样就得出电阻的阻值不够可靠.原因是。
(4)为了得到更可靠的结果,你认为接下去他们的具体操作应是。
9、在测定标有“2.5V”字样的小灯泡电阻的实验中:
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.5
3.0
电流I/A
0.2
0.25
(1)请你根据电路图将实物电路补充完整.
(2)通过实验得到了三组U和I的数据(如右表)。
当灯泡两端电压为3.0V时,电流表示数如上右图,请将读数填入表格中。
(3)小灯泡正常发光时的电阻为________Ω。
10、下图是“伏安法测电阻”的实验电路图。
⑴在图中的圆圈内填入电流表、电压表的符号;
⑵某同学规范操作,正确测量,测得3组实验数据分别是:
U1=2.4V,I1=0.20A;U2=4.5V,I2=0.38A;U3=6.0V,I3=0.50A。
请你在虚线框内为他设计一个表格,并把这些数据正确填写在你设计的表格内。
⑶、根据表格中数据,请你算出待测电阻Rx≈
。
⑷、分析表格中的数据,你能得出的一个结论是:
11、如图所示,是王燕同学连接的测电阻Rx的电路。
(1)电路中有一根导线连接错了,请你在接错的导线上打一个叉,并画出正确的连线。
(2)在方框中根据改正后的电路画出电路图。
(3)实验中测出了如下表所示的数据,其中第3次测量时电流表的表盘如图所示,请你读出电流值填在表格中。
电阻测量值Rx=Ω。
次数
第1次
第2次
第3次
电压(V)
2.5
3.0
3.5
电流(A)
1.3
1.5
12、某同学在“用电压表和电流表测导体的电阻”实验中,按如图所示的电路图连接好电路,移动滑动变阻器的滑片,使滑动变阻器连入电路的阻值最大。
闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,分别读出电压表和电流表的几组示数并记录,根据记录的数据,作出如图所示的U—I图线。
则被测电阻R1的电阻值为Ω。
滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表的指针位置如图所示(电压表所接的量程为0—3V),则电压表的示数为V。
13、小林同学利用电压表和电流表测量电阻R的阻值,实验电路如下图甲所示、
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的电流表(用0.6A量程)正确连入电路(用笔画线表示导线).
(2)实验中,当滑动变阻器的滑片P滑到某一位置时,电流表和电压表V2的示数如图丙所示,由此可知,电压表V2测出的是电阻的电压,电阻Ω.
(3)小林发现另一个同学实验时,电路连接正确,电压表从的示数为3V,但是反复移动滑动变阻器的滑片P,电压表V2的示数总是与V1的示数相等,由此可见,发生故障的原因可能是滑动变阻器或者是R1.
14、用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中Rx为待测电阻,R为电阻箱(符号为≠),s为单刀双掷开关,R。
为定值电阻.某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I,
B.读出电阻箱的示数R
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I
D.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大
(1)上述步骤的合理顺序是__