9-伏安法测电阻

伏安法测电阻
伏安法测电阻是最基础的测量电阻的实验。

考查点有：实验原理及电路连接、滑动变阻器的作用、实验数据处理以及常见电路故障等。

【知识点睛】
1 伏安法测电阻原理：U R=
I
2实验电路图、实物图：
3易错考点
（1）明确实验原理不是欧姆定律，而是欧姆定律变形公式U R=I。

（2）明确滑动变阻器作用：①保护电路；②通过改变自身电阻值，从而改变待测电阻两端的电压，进行多次测量求平均值。

（3）测量小灯泡的电阻时，电压表量程应选择略大于小灯泡的额定电压。

（4）实验数据的处理：求平均值法；图像法 ①平均值法：侧定值电阻时，根据U R=I
，分别计算出各组的电阻值，并求出平均值。

但是在测量小灯泡的电阻实验中多次测量没有意义，因为小灯泡的电阻是变化的，所以只需要测一次。

②图像法：根据测量的U 、I 数据做出U-I 图像，通过整体的U 和I 比值计算电阻R 。

若电阻是可变的，则描出的图像是曲线，此时只能计算出各个对应电压或者电流时的电阻。

（5）常见故障分析
【例题精讲】
例1 在“伏安法测量未知电阻R的阻值”实验中：
(1)请先画出电路图，然后用笔画线代替导线把图中的
器材连接成实验电路。

(2)滑动变阻器的作用是：______________________。

(3)请把第二次测量时图所示的电压表和电流表示数填入表中相应的空格。

次数 1 2 3
电压／V 1.1 2.3
电流／A 0.22 0.46
(4)处理表中所记录的各次实验数据，得出待测电阻R的阻值为______Ω。

☞解析
本题利用伏安法测未知电阻的阻值，根据
U
R=
I
,只要知道U和
I，就可以求得未知电阻的阻值。

（1）伏安法测电阻实验的电路图如图所示。

据此，对实物图进
行连线即可。

注意，这里电流表量程选择0～0.6A，电压表量程选择0～3V，滑动变阻器采用“一上一下”接法。

（2）实验中要进行多次的测量得出数据后取平均值以减小实验误差，此时滑动变阻器作用是通过改变自身电阻值，从而改变待测电阻两端的电压和电路中的电流，获得多组数据。

除此之外，滑动变阻器还起到保护电路的作用。

（3）电流表和电压表的量程都已确定，直接读数填入表格，分别是1.6A、0.32V。

（4）数据的分析处理中，我们可以采用求平均值的方法使最终的结果更准确。

根据
U
R=
I
计算实验1、2、3的电阻分别为：5Ω、5Ω、5Ω。

所以，
555
5
3
R=
Ω+Ω+Ω
=Ω
答案：
（1）如图
（2）①保护电路；②改变待测电阻两端电压，多次测量求平均值
（3）1.6；0.32；（4）5
例2 小明尝试归纳“伏安法测电阻”实验的各类故障原因，电路如图所示。

请你帮他在横线位置写出故障原因。

（电表均完好）
（1）闭合开关，电流表有示数，电压表示数等于电源电压，移动滑片变阻器的滑片电表示数不变：_______________________________________。

（2）闭合开关，电流表示数接近零，电压表示数接近电源电压：_____________。

（3）闭合开关，电流表有示数，电压表示数等于零：_____________。

（4）闭合开关，电流表有示数，电压表有示数但不等于电源电压，移动滑动变阻器的滑片电表示数不变：_____________。

（5）小明组装完电路后发现，移动滑动变阻器的滑片时，电压表示数变小，电流表示数变大，可能的原因是_____________。

☞解析
本题考查电路故障分析。

分析思路通常是先进行电路结构分析了解各元件间的串联、并联关系，弄清各电表测量对象。

再根据电流表、电压表有无示数判断电路故障位置。

观察电路图，电阻R和滑动变阻器串联，电压表并联在电阻R两端，测其两端的电压，电流表测电路中电流。

（1）电流表有示数说明主电路是通路。

移动滑片变阻器的滑片电表示数不变，说明滑动变阻器接法错误，没有起到调节作用。

由于电压表示数等于电源电压，说明滑动变阻器接入电路中阻值为零。

则故障原因是滑动变阻器短路或其上端两接线柱接入电路。

（2）电流表示数接近零，说明几乎没有电流流过电流表。

电压表示数接近电源电压，说明电压表的正、负接线柱与电源的正、负极是接通的。

因此，故障原因是电阻R断路。

此时电流表所在电路中串联了大电阻（电压表内阻），使电流太小，电流表无明显示数，而电压表示数接近电源电压。

（3）电流表有示数说明主电路是通路。

电压表测电阻R两端电压，其示数为零，说明电阻
R短路。

（4）电流表有示数说明主电路是通路。

移动滑动变阻器的滑片电表示数不变，说明滑动变阻器接法错误没有起到调节作用。

根据电压表有示数但不等于电源电压，说明故障原因是滑动变阻器下端的两个接线柱接入电路。

（5）若电路连接无误，移动滑动变阻器的滑片时电压表示数变小，由于电阻R阻值不变，电流表示数也应变小。

小明发现电压表示数变小，电流表示数变大，是因为电压表并联在滑动变阻器两端。

滑动变阻器两端电压变小，由于电源电压不变，则电阻R两端电压变大，电路中电流也变大。

答案：
（1）滑动变阻器短路或其上端两接线柱接入电路
（2）电阻R断路
（3）电阻R短路
（4）滑动变阻器下端的两个接线柱接入电路
（5）电压表并联在滑动变阻器两端
☞总结
掌握伏安法测电阻的基本原理和实验操作。

注意伏安法测定值电阻和测小灯泡电阻的不同之处。

练习：
1在用“伏安法测小灯泡电阻”实验中，待测灯泡正常发光时两端电压为3.6V。

（1）闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表示数接近零，电压表示数接近电源电压，若电路中只有一处故障，则故障原因可能是______________。

（2）实验中测出了小灯泡在不同电压下的电阻，有些同学认为可以进一步求出它们的品均值以减小误差。

你是否同意他们的观点？请说明理由。

2 如图1是“伏安法测电阻”的实验装置(待测电阻阻值不小于10Ω)。

(1)请用笔画线代替导线补充完成图1中的实物电路连接(要求导线不能交叉，滑动变阻器滑片右移时电阻变大)。

(2)某次测量时电流表示数为0.2A，电压表示数如图2所示，则待测电阻阻值为________Ω。

为减小误差，可用________改变待测电阻两端的电压来进行多次测量求平均值。

(3)将上述实验中的电阻换成小灯泡，用同样的方法测小灯泡的电阻，数据记录如下表：
分析表中数据可知，小灯泡两端电压越低，小灯泡的电阻越________，原因是________。

3 小明在做“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中：
（1）请你按照图甲所示的电路图，以笔画线代替导线，将图乙小明未连接好的电路连接完整。

（2）实验前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应置于_____端（填“A”或“B”）．
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是________（填符号）．
A．滑动变阻器断路B．R断路C．R短路
（4）排除故障后，当电压表的示数如图丙所示时，电流表的示数如图丁所示，则通过定值电阻的电流大小为_____A，它的阻值是_______Ω。

（5）通常情况下要进行多次测量并取平均值，其目的是为了___________。

4 如图所示的电路中，闭合开关，发现灯泡L不亮，电流表无示数，电压表示数较大。

若电路中只有一处故障，则故障原因可能是（）
A.L短路
B.L断路
C.R短路
D.R断路
5 在“伏安法”测电阻的实验中，电源电压是3V。

(1)在连接电路的过程中，开关应该________；
(2)实验过程中，无论怎样移动滑片，电流表和电压表的示数都很小且无变化，原因可能是________；
(3)排除故障后的电路连接如图甲所示。

当电压表示数是2.5V时，电流表的示数如图乙所示是________A，被测电阻的阻值是________Ω；
(4)实验过程中，改变滑片位置并进行多次测量，这样做可以达到________的目的。

6用如图甲所示的电路图，研究通过导体的电流与导体的电阻的关系，电源电压恒为3V，电流表量程是0～0.6A，R是分度值为0.1的电阻箱，R′是规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器。

(1)按甲图连接好电路后，闭合开关S之前，应将滑动变阻器R′的滑片滑到________端(选填“a”或“b”)。

开始实验时，发现电流表和电压表都有示数，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表示数均不变，请你分析电路发生的故障可能是________。

(回答一种即可) (2)排除故障之后，改变电阻箱的阻值，再调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电阻箱的阻值与对应的电流表示数描在乙图中，根据所描点对应的数据可知，电压表示数为________V。

该同学在操作中将电阻箱的阻值有10Ω调为丙图的示数，此时电阻箱的读数为________Ω，为了保持上述电压表的示数不变，应该将滑动变阻器的滑片向________端(选填“a”或“b”)滑动到适当的位置，此时滑动变阻器接入电路中的阻值应为________Ω。

(3)同学们在交流讨论中提出，既要保证上述电压表示数不变，又要使通过电流表的电流不超过其量程，那么电阻箱的阻值最小只能调为________Ω。

参考答案与解析：
1. （1）小灯泡断路（2）不同意。

小灯泡在不同电压下阻值不同，主要不是由实验误差造成的，而是其真实值发生了改变，所以取平均值无意义。

2.（1）见下图（2）11；滑动变阻器（3）小；灯丝电阻受温度的影响
3. （1）如下图所示；（2）B；（3）C；（4）0.3，9；（5）减小误差
【解析】本题考查伏安法测电阻。

（1）滑动变阻器接入电路时要用“一上一下”的接法，如图所示：
（2）实验前，为保护电路，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，结合实物图可知，滑片应滑到B端；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，电流表有示数说明电路是通路，发现电压表始终无示数，即R两端无电压，说明R被短路，故选C；
（5）要多次测量定值电阻的阻值并取平均值，其目的是为了减小误差。

4.B
5.（1）断开（2）滑动变阻器都接在了下面两个接线柱（3）0.5；5（4）减小误差
6. （1）b；滑动变阻器短路(将滑动变阻器连成最大电阻；将滑动变阻器连接成导线) （2）2；5；a；2.5
（3）3.4。