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        破解伏安法測電阻

        2013-07-29 17:54:17齊衛(wèi)紅
        新課程學(xué)習(xí)·中 2013年5期
        關(guān)鍵詞:基本原理測量方法拓展

        齊衛(wèi)紅

        摘 要:伏安法測電阻是電學(xué)最基本的實驗,高考電學(xué)實驗在此基礎(chǔ)上進行改進,由部分電路到閉合電路的創(chuàng)新。

        關(guān)鍵詞:基本原理;測量方法;拓展

        伏安法是指通過對被測對象電壓、電流的測定來求得其電阻、電源的內(nèi)電阻等電學(xué)量或作電壓——電流曲線圖,高中電學(xué)實驗大部分都涉及這一思想。近幾年的高考電學(xué)實驗題目年年翻新,全是對原有學(xué)生分組實驗的改造、改進,甚至創(chuàng)新,很多考查內(nèi)容涉及運用伏安法測電阻。

        一、伏安法測電阻的基本原理

        1.基本原理:伏安法測電阻的基本原理是歐姆定律

        R=,只要測出元件兩端的電壓和通過的電流,即可由歐姆定律計算出該元件的阻值。

        2.測量電路的系統(tǒng)誤差:由于電壓表和電流表自身有電阻,它們串并聯(lián)連入電路時,改變了原來電路的結(jié)構(gòu),勢必帶來測量電路的系統(tǒng)誤差。為了減小實驗的系統(tǒng)誤差,采用電流表內(nèi)接或外接法以減小系統(tǒng)誤差。

        二、常用的測量方法

        1.活用電表法:由于電壓表、電流表自身都有電阻,若電表的內(nèi)阻已知,則電壓表和電流表還可以當作定值電阻使用;還涉及兩個電流表并聯(lián)和兩個電壓表串聯(lián)的應(yīng)用。

        2.一電表一電阻箱法:

        (1)電阻箱當做電壓表使用:如圖可測得電流表A2的內(nèi)阻R2=。圖中電阻箱R測得A2表兩端的電壓為(I1-I2)R。

        (2)電阻箱當做電流表使用:若已知R及Rv,則測得干路電流為I=+。圖中電阻箱與電壓表配合使用,起到了測電流的作用。

        3.等效替代法:在電源的電壓不變的情況下,將S合到2,調(diào)節(jié)R1,使電流表的示數(shù)與S合到1時的示數(shù)相等,則有Rx=R1。該法的優(yōu)點是消除了電流表內(nèi)阻的影響。

        三、測定電源的電動勢和內(nèi)電阻

        應(yīng)用閉合電路的歐姆定律,測量電流、電壓值,聯(lián)立兩式:E=I1r+U1,E=I2r+U2,即可求得電源的電動勢和內(nèi)電阻。

        四、拓展

        以2007年四川實驗題為例:

        甲同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路測電源電動勢E及電阻R1和R2的阻值.實驗器材有:待測電源E(不計內(nèi)阻),待測電阻R1,待測電阻R2,電壓表V(量程為1.5V,內(nèi)阻很大),電阻箱R(0~99.99Ω),單刀單擲開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2,導(dǎo)線若干.

        (1)先測電阻R1的阻值.請將甲同學(xué)的操作補充完整:閉合S1,將S2切換到a,調(diào)節(jié)電阻箱,讀出其示數(shù)r和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1,保持電阻箱示數(shù)不變,____,讀出電壓表的示數(shù)U2.則電阻R1的表達式為R1=___

        (2)甲同學(xué)已經(jīng)測得電阻R1=4.8Ω,繼續(xù)測電源電動勢E和電阻R2的阻值.該同學(xué)的做法是:閉合S1,將S2切換到a,多次調(diào)節(jié)電阻箱,讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U,由測得的數(shù)據(jù),繪出了如圖所示的-圖線,則電源電動勢E=_____V,電阻R2=_____Ω.

        ……

        該題應(yīng)用閉合電路歐姆定律,結(jié)合數(shù)學(xué)函數(shù)知識、圖像,拓展了伏安法測電阻的范圍。要想突破伏安法測電阻,就需要在平時熟悉實驗儀器、器材的性能和使用方法,掌握實驗原理,立足于課本分組實驗和演示實驗,根據(jù)實驗要求及提供的儀器,發(fā)揮思維遷移,增強應(yīng)變性,靈活運用學(xué)過的電學(xué)知識、數(shù)學(xué)知識和實驗方法到新情境中去,有效地完成實驗的復(fù)習(xí)備考。

        (作者單位 陜西省漢中市佛坪縣中學(xué))

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