第十七章----电阻的测量

第三节电阻的测量教学目标：(1)知道“伏安法”测电阻的原理（2）正确记录并处理实验数据及实验常遇问题分析（3）以“伏安法”为基础，设计缺少某个电表的创新实验（4）利用欧姆定律理解安全用电（5）防雷的重要性教学重点：实验中数据与常见故障的处理安全用电知识点一：伏安法测电阻1.原理：R＝IU2.实验所需器材：电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电源、被测电阻，几根导线。3.注意事项：a.连接电路从正极出发串联各元件，然后把电压表并联在R两端b.连接电路时，开关要断开c.闭合开关前前要把滑动变阻器滑片移至阻值最大处d.电流表串联，电压表并联e.试触法选择量程f.电表正负接线柱不能接反g.滑动变阻器采用“一上一下”法连接检查电路，h.闭合开关，调节滑片P，改变待测电阻两端的电压，分别记下三组对应电压值和电流值.l.根据公式R=U/I算出电阻，并比较电阻大小是否相同。4.实验电路图及表格实验名称伏安法测电阻定值电阻小灯泡电路图表格实验次数123实验次数123电压U/V电压U/V电流I/A电流I/A电阻R/Ω电阻R/Ω数据处理为减小实验误差要多次测量取平均值小灯泡的电阻与温度有关，当温度发生变化时电阻也发生改变，所以不能取平均值例题讲解：一、正确利用伏安法测电阻例1、（2011天津）某同学在“测量小灯泡电阻”的实验中，设计了如图甲所示的电路图。小灯泡上标有“2.5V0.3A”字样，电源电压为3V。请完成下列问题。（1）根据电路图，在图乙中用笔画线代替导线连接实物图。（2）某次测量，电流表与电压表的示数如图所示，计算此时小灯泡灯丝的电阻值。解析：（1）画图：按电路图，由电源的正极依次连接开关、变阻器、灯泡和电流表，后连入电压表。注意：变阻器接线柱要一上一下；电流表和电压表的量程按题意分别为“0～0.6A、0～3V”电流由正接线柱进负接线柱出。（2）伏安法测电阻的原理：R=U/I，读数时要注意两表的量程和分度值，I=0.2AU=1.6V所以R=1.6V/0.2A=8Ω。答案：（1）如右图、（2）8Ω跟踪练习：1、（2011·山东临沂）在测量额定电压为2.5V的小灯泡工作时的电阻实验中（1）在连接电路时开关应。A－0．63A－0．63VAVAVA－0．63A－0．63－315VAV－0.63（甲）（乙）(丙）例1图－0.63■■■■■■－3153151500123300.20.40.6010512总结归纳：伏安法测电阻连接电路时要注意以下几点（1）实物图要与电路图一一对应；（2）电压表、电流表的正负接线柱接法要正确；（3）电流表和电压表的量程要正确；（4）滑动变阻器移动时电阻变化情况，要与电路图对应。（2）晓明同学连接完电路后，闭合开关，发现电压表向右偏转，而电流表指针向零刻度的左边偏转，造成这一现象原因是。（3）晓明同学排除故障后连接成了如图所示的电路，闭合开关，发现灯泡较暗，为了让小灯泡正常发光，应将滑动变阻器的滑片向端（选填“左”或“右”）移动。（4）当小灯泡正常发光时，电流表指针如图乙所示，则通过灯泡的电流是A，小灯泡正常工作时的电阻是Ω。（结果保留一位小数）2、（2014浙江丽水）如图甲是小丽“测定小灯泡电阻”实验的实物图．（1）连接好电路，闭合开关前滑动变阻器滑片应该移到；（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.80伏时，电流表实数如图乙，示数为安，此时小灯泡的电阻为欧；（3）在实验过程中，发现在开关闭合的情况下，小灯泡突然不亮，电压表和电流表均无示数，小丽认为可能是电路某处断路，于是用一根导线检测，实验步骤和现象如下表．小丽分析表中现象，判断出cd之间某处断路，同组同学指出实验步骤是没有必要做实验步骤导线两端接触位置电灯电流表电压表①ad亮有示数有示数②ae亮无示数有示数③ac不亮无示数无示数④ab不亮无示数无示数A－0．63V－315001230.20.40.6A--0.63(甲)（乙）1题图AV（2题图）的．3、小明为了测量小灯泡正常发光时的电阻（阻值约为10Ω），设计了如图甲所示的电路图，知电源电压保持为6V不变，灯泡的额定电压为3.8V,滑动变阻器标有“20Ω1A”字样。（1）图乙是小明根据电路图连接的实物图。闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡；经检查，有由于一根导线连接错误，请你在实物图中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线（2）若电压表0～15V的量程损坏，为完成实验，请你使用原有器材设计一个串联电路，并将设计的电路图画在下面的虚线框内（3）根据你的设计重新连接电路进行实验，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为V，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.4A,则小灯泡的电阻是Ω。答案：1、（1）断开（2）电流表接线柱接反了（3）左（4）0.26；9.6Ω2、（1）最左端；（2）0.28；10；（3）②④．3、（1）小灯泡不发光如图所示（2）如图所示（3）2.2V9.5Ω二、实验误差分析例1、用电压表、电流表测量电阻有如图两种方法，若电压表的电阻不是很大，电流表的电阻不是很小，你认为图中测量电阻比真实值偏大；图中测量值比真实值偏小解析：根据R=IU可知甲图电压表测量的是电阻两端的电压，电流表测量的是电阻与电压表的电流和，所以甲图测量值偏小；乙图电流表测量的是电阻的电流，电压表测量的是电流表与电阻两端的电压和，所以测量值偏大。答案：乙甲×AV3题图（甲）（乙）3题图甲乙例1跟踪练习：1．（2014•安徽）实际测量中所使用的电流表是由小量程电流表改装而成的．图a中G是满偏电流（即小量程电流表允许通过的最大电流）Ig=3mA的电流表，其电阻Rg=10Ω，要把它改装为一个量程为3A的电流表（如图b），问：（1）当通过小量程电流表的电流为满偏电流时，它两端的电压为多少；（2）需要给它并联一个多大的电阻R0；（计算结果小数点后保留两位数字）（3）设改装后的电流表的电阻为R，比较R与R0的大小关系，并简单地说明理由．解析：（1）当通过小量程电流表的电流为满偏电流时，它两端的电压为U=IgRg=0.003A×10Ω=0.03V；（2）两个电阻并联时，通过R0的电流为I0=I最大﹣Ig=3A﹣0.003A=2.997A，并联电阻为R0=≈0.01Ω；（3）电阻并联相当于增加了导体横截面积，总电阻比最小的电阻都小，所以R小于R0，．根据并联电路特点，R=，由于R0远小于Rg，所以（Rg+R0）≈Rg，所以R=≈R0．答案：（1）当通过小量程电流表的电流为满偏电流时，它两端的电压为0.03V；（2）需要并联的电阻约0.01Ω；（3）R与R0阻值接近相同．三、电压表、电流表量程的选择例1、在“伏安法测电阻”的实验中，若被测电阻值约为80Ω，实验中有：电流表0～0.6A、0～3A两个量程；电压表0～3V、O～15V两个量程；电源：15V、3V、6V、8V等。为了减小因电表计数不准而引起的误差，电源电压应选用V，电压表应选用量程，电流表应选用量程。解析：首先根据I=U/R公式，分析电阻是80Ω时，当电源电压不是很大时，通过的电流很小，那么测量出的误差就会很大，所以应选15V的电源；根据电源电压，电压表应选O～15V量程的电压表答案：15V0～15V0～0.6A跟踪练习：1、在用电压表和电流表测电阻的试验中，用滑动变阻器改变被测电阻的两端的电压，读取几组电压值和电流值，算电阻，最后求出电阻的平均值。若被测电阻的阻值约为30Ω,备有：电流表1个，0～0.6A、0～3A两个量程。电压表1个，0～3V、0～15V两个量程。电源四种，电压分别为1.5V、3V、6V、15V，导线若干。（1）画出实验电路图;（2）为了组成实验电路，还需要的器材是;（3）为了减小电表读数时的误差，要求在几次测量中，电表指针的示数大于量程的32，则电源应选总结归纳：根据上述分析可知，采用甲图时当被测电阻的阻值比较小时，根据并联电路小电阻分大电流原理，电流表测量的接近于被测电阻的电流，因而实验误差较小；同理根据串联电路中大电阻分得大电压，应用乙图电压表所测电压接近于被测电阻的电压，所以被测电阻比较大时，应用乙图误差小。（1题图）用V，电压表应选用档量程，电流表应选用档的量程。解析：选择规格的器材能减小实验误差，为使电流表的示数大于量程的32，即电路中的的电流值I＞0.4A或I＞2A.则电源电压U＝I·R＞0.4A×30Ω＝12V或U＞2A×30Ω＝60V，显然，电源电压、电压表最大量程均无60V，则电源电压应选15V。其它器材规格可以随之确定。答案：（1）如右图所示（2）开关滑动变阻器（3）150～15V0～0.6A知识点二：安阻法测电阻总结归纳：电路器材的选择应注意：1.不能超过电表的量程.2.滑动变阻器的分压可以使用电器正常工作3.在不超量程的情况下，电表能用小量程时，不选用大量程，以减小读数不准带来的误差。4.电源电压的选择要注意两点①是接通电路后不能超过电表的量程;②是接通电路后要有利于在电表上读数。AV没有电压表，只有电流表要测未知电阻的阻值，那么一定需要一个已知电阻（设已知电阻的阻值为R0）,已知电阻可以为（1）定值电阻；（2）电阻箱；（3）已知阻值的滑动变阻器。例题讲解例1、小乐想利用两块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻RX的阻值，小乐选择满足要求的电源，电流表、A1和A2，并连接了部分实验电路，如图所示。（1）请你帮助小乐完成如图所示的实验电路的连接。（2）按照你连接的实物图画出对应的电路图（3）电流表A1的示数用I1表示，电流表A2的示数用I2表示，请用I1、I2和R0表示RX。RX＝。电路图方法公式表达如图所示，将被测电阻R与已知电阻R0并联接入电路；用电流表分别测电阻R、RO两端的电压I1、I2由I1R＝I2R0得012RIIR先闭合开关S1测出电流表的示数I1,再闭合开关S2测出电流表的示数I2由I1(R＋R0)＝I2R得0121RIIIR－（1）闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到b端，测出电流表的示数Ib；（2）将滑动变阻器的滑片移到a端，测出电流表的示数Ia由Ib(R＋R0)＝IaR得0RIbIaIbR－由得（1）闭合开关S1（2）再将S2接到a端，移动滑片，使电流表的示数为某一整数I，（3）再将S2接到b端，调节电阻箱接入电路中的阻值，使电压表的示数仍为I;(4)读出电阻箱接入电路中的电阻值R/这种测量方法叫等效替换法，此时R＝R/R0SRA1A0RR0S1AS2RR0S1abAS1S2AabRR0’解：只有电流表没有电压表，关键是能知道被测电阻两端的电压；增加一个已知电阻就能测出被测电阻的阻值，根据并联电路电压相等的特点，把已知电阻与被测电阻并联，测出通过已知电阻的电流，算出它两端的电压，即是被测电阻两端的电压。继而测出被测电阻的阻值。答案：答案不唯一（1）如图所示（2）电路图如下（3）RX＝102IRI例2、（2013•泰州）如图（甲）所示是测量定值电阻Rx阻值的实验电路．（1）请将实验电路用笔划线代替导线连接完整．（2）连好电路后闭合开关，发现电流表无示数，电压表有示数，电路的故障可能是断路，排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.4V时，电流表的示数如图（乙）所示，则通过电阻的电流为，阻值为Ω．（3）实验结束后，老师向同学们提出：“如果不使用电压表，再提供一只已知阻值的定值电阻R0，能否设计一个也能测量Rx阻值的实验”．如图丙是小明设计的实验电路图，他的做法是：将S接到a时，读出电流表的示数I1；再将接到b，读出电流表的示数I2；I2Rx=I1R0由可得Rx=201IRI．试对小明的方案做出评价（必须简要说明理由）。答案：（1）如图所示（2）R0.24A10（3）不合理，因为S接a、b时，Rx与R0两端的电压不相等．A1A2R×R0(1)答案（2）答案例1跟踪练习：1、(2009山东潍坊)现有下列实验器材，一只已知阻值的定值电阻R0、两只电流表、电池、开关足量的导线。请你利用这些器材设计实验，测出一只未知电阻RX阻值。要求（1）画出电路图（2）简述实验过程并用已知量和测量量表