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[導(dǎo)讀]在電學(xué)實驗中,核心問題是探究電阻的測量。其內(nèi)容無非是測導(dǎo)體電阻、電表電阻、電源電阻三種情況。依據(jù)實驗器材的不同,實驗電路有多種多樣,變化繁多,使學(xué)生感到電學(xué)實驗無規(guī)律,難度大,形成教學(xué)上一個難點。究其

電學(xué)實驗中,核心問題是探究電阻的測量。其內(nèi)容無非是測導(dǎo)體電阻、電表電阻、電源電阻三種情況。依據(jù)實驗器材的不同,實驗電路有多種多樣,變化繁多,使學(xué)生感到電學(xué)實驗無規(guī)律,難度大,形成教學(xué)上一個難點。究其原因,主要是對電阻意義及伏安法測電阻缺乏深刻理解。筆者以為,深刻理解伏安法測電阻要詣,以伏安法測電阻為線索,可貫穿整個電學(xué)測電阻實驗。循著這條線索,學(xué)生將對測電阻有一清晰的認(rèn)識,找到其規(guī)律,樹立起信心,化難為易,化繁為簡。下面以近年高考試題為例,就測電阻實驗這一課題分類歸納。

伏安法測電阻的要詣

測電阻的基本方法是伏安法??梢赃@樣講,用其他方法測電阻的都是由此方法拓展演變而來。因此必須深刻理解伏安法測電阻。伏安法測電阻的原理就是依據(jù)電阻定義 :R=U/I(該式作為定義式比作為歐姆定律的變形意義更深刻)。只要測出導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流,就可以求出導(dǎo)體的電阻。這也是伏安法名稱的由來。于是,一切測電阻的實驗,就是圍繞如何測出相關(guān)電壓和電流而展開的。電壓和電流的測量,有直接的,有間接的。直接測量就要考慮測量值要準(zhǔn)確,誤差要小,儀表的精度(準(zhǔn)確值)要高,要合理選擇電表量程。間接測量,就要考慮各種等值方法,如等效法、替代法、半偏法、圖像法等等。具體求電阻有用公式(定義式、歐姆定律)直接計算,也有用圖像求解。內(nèi)容豐富多彩,形式千變?nèi)f化,但萬變不離其宗。

伏安法測電阻

其要點有三;一是電表的內(nèi)接和外接,二是滑動變阻器分壓和限流,三是電表(量程)的選擇。

(1)在伏安法測電阻電路中,由于電流表電壓表內(nèi)阻的存在(非理想電表),為減小測量結(jié)果的系統(tǒng)誤差,可分別采用電流表外接法如圖1a和電流表內(nèi)接法如圖1b。由電阻定義R=U/I,采用外接法,電流值偏大,故測量值偏小;采用內(nèi)接法電壓值偏大,故電阻測量值偏大。具體測量待測電阻Rx為大電阻宜采用內(nèi)接法,小電阻采用外接法。

(2)滑動變阻器的分壓和限流連接。由于實際測量時實驗的電源與電表量程的關(guān)系,使得用電器有時不能直接連到電路上。此時應(yīng)考慮使用滑動變阻器使之符合要求。具體分壓式和限流式電路。一般講,分壓式電路適用于①要求電壓從零開始變化或多組數(shù)據(jù)的;②滑動變阻器阻值較小的;③用限流電路達(dá)不到要求的等三種情況。此時應(yīng)先運(yùn)用歐姆定律估算相應(yīng)電壓或電流再選擇連接電路。

(3)電表的選擇。若題給電表有多個,則應(yīng)選擇量程適用、精度高(最小刻度值小)的電表。電壓表一般是與電源電動勢直接比較,量程應(yīng)略大于或等于電源電動勢。電流表通常必須先進(jìn)行估算,由歐姆定律I=E/R或I=U/R確定,使其電流小于量程。有時還須根據(jù)題目要求選擇電表

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