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        從電阻的測定談高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)

        2012-10-27 08:38:10覃天奇
        中國校外教育 2012年23期
        關(guān)鍵詞:金屬絲量程電壓表

        ◆覃天奇

        (甘肅省臨夏回民中學(xué))

        從電阻的測定談高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)

        ◆覃天奇

        (甘肅省臨夏回民中學(xué))

        實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)的基礎(chǔ)與核心,是每年高考重點(diǎn)考察的內(nèi)容之一。電學(xué)實(shí)驗(yàn)因其內(nèi)容廣泛、方法靈活、立意新穎,學(xué)生望而生畏,但是高考備考中若搞好“伏安法測電阻”的系統(tǒng)復(fù)習(xí),則其它幾個實(shí)驗(yàn)可迎刃而解。

        伏安法 實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí) 以點(diǎn)帶面

        一、伏安法測電阻

        1.兩種測量電路

        ①外接法(如圖1)

        根據(jù)Rx=U/I:

        其中U準(zhǔn)確,I偏大,故R測<R真

        ②內(nèi)接法(如圖2)

        根據(jù)RX=U/I:

        其中I準(zhǔn)確,U偏大,

        故R測>R真

        ③測量電路的選擇:

        若已知 RV、RA、RX的大約值則:

        當(dāng)Rx<<Rv或RX2<RA·RV時用外接法;

        當(dāng)Rx>>RA或RX2>RA·RV時用內(nèi)接法。

        若不知道RV、RA、RX的大約值則用圖3所示的電路進(jìn)行試觸(即c分別接 a、b):

        當(dāng)電壓表示數(shù)變化明顯時采用外接法;

        當(dāng)電流表示數(shù)變化明顯時采用內(nèi)接法。

        2.兩種控制電路

        ①限流電路(如圖4)

        優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡單,消耗的電功率小。

        缺陷:電壓表、電流表示數(shù)變化范圍小且不能調(diào)為零

        ②分壓電路(如圖5)

        優(yōu)點(diǎn):電壓表、電流表示數(shù)變化范圍大且能夠從零開始調(diào)節(jié)。

        缺陷:電路較為復(fù)雜,消耗功率較大。

        ③控制電路的選擇

        若實(shí)驗(yàn)要求電壓表與電流表示數(shù)較小或要從零開始調(diào)節(jié)、或要求多測幾組數(shù)據(jù)、或變阻器最大阻值小于待測電阻Rx時,采用分壓電路。

        若實(shí)驗(yàn)無特殊要求一般選限流電路。

        例如,欲測一個電阻約為25kΩ的阻值Rx,備有下列器材:

        電流表(量程100μA,內(nèi)阻約2kΩ)

        電流表(量程500μA,內(nèi)阻約300Ω)

        電壓表(量程10v,內(nèi)阻約100kΩ)

        電壓表(量程50v,內(nèi)阻約500kΩ)

        直流電源(電動勢15v,最大電流1A)

        滑動變阻器(最大電阻1kΩ,額定功率1w)

        電鍵、導(dǎo)線若干

        (1)電流表應(yīng)選_____,電壓表應(yīng)選_____。

        (2)畫出測定Rx的原理圖。

        【分析】電源電動勢15v,如果用量程50v的電壓表,最大示數(shù)不足量程的三分之一,實(shí)驗(yàn)誤差較大,故電壓表應(yīng)選C;電路中的最大電流Imax=400μA,故電流表應(yīng)選B;又因?yàn)镽x≈25kΩ > >RA=300Ω,所以測量電路應(yīng)采用內(nèi)接法,考慮到滑動變阻器的最大阻值1kΩ<Rx,所以控制電路應(yīng)采用分壓電路。

        【答案】

        (1)B、C

        (2)實(shí)驗(yàn)電路如圖6。

        二、描繪小燈泡的U-I圖像

        描繪小燈泡U-I圖像的實(shí)驗(yàn),先是利用伏安法測出小燈泡兩端的一系列電壓和與之對應(yīng)的電流,然后用描點(diǎn)法作出U-I圖像,再探究燈絲電阻隨溫度的變化情況??紤]到小燈泡的電阻一般比電壓表的內(nèi)阻小得多,測量電路采用外接法,再考慮到該實(shí)驗(yàn)要求燈泡兩端的電壓從0開始逐漸增加,控制電路采用分壓電路,所以可用圖7所示電路。

        三、測定金屬絲的電阻率

        該實(shí)驗(yàn)先用刻度尺測出一段金屬絲的長度、再用螺旋測微器或游標(biāo)卡尺測出金屬絲的直徑直徑后,再用伏安法測出金屬絲的電阻,進(jìn)而求出其電阻率。考慮到金屬絲長度一般只有幾十厘米,電阻較小,測量電路采用外接法,再考慮到實(shí)驗(yàn)過程中電流要盡量小些,以免金屬絲發(fā)熱膨脹引起長度、直徑變化,造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差,控制電路一般采用分壓電路,所以依然可用圖7所示電路。

        當(dāng)然,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活多變,具體問題還要具體分析。隨著新課改的不斷深入,實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來越得到重視與普及,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí),提高學(xué)習(xí)效率,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),將是每一個物理教師教學(xué)研究的重要課題,只要能夠抓好基礎(chǔ),注重規(guī)律,就能以點(diǎn)帶面,事半功倍。

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