电阻测量中设计型实验

浅谈电阻测量中的设计型实验

电学实验是高考的一个重点，也是热点，特别是关于电阻测量中的设计型实验是近几年高考中的一个常考常新的知识点。下面就从电阻测量的常用方法人手讨论电阻测量中设计型实验的一些备考复习策略。

从电阻测量中常用方法的基本原理到设计型实验。

一、安安法测电阻

基本原理：若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。

（1）如图1所示，当两表所能测得的最大电压接近时，如果a1的内阻r1，则可测得a2的内阻

（2）如图2所示，当两表的满偏电压ua2>>ua1时，a1串联一定值电阻r0后，同样可测得a2的电阻

设计型实验：例1.从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表a1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测得多组数据。电流表a1，量程10ma，内阻待测（约40ω）；电流表a2，量程500ua，内阻r2=750ω；电压表v，量程10v，内阻r3=10kω；电阻r1，阻值约为100ω；滑动变阻器r2，总阻值约50ω；电源e，电动势15v，内阻很小；开关s，导线若干.

(1)画出实验电路图，标明所用器材的代号.

(2)若选取测量中的一组数据来计算r1，则所用的表达式r1=，

式中各符号的意义是 .

解析：必选的器材有电源e，开关s，导线若干，a1的满偏电压约为ua1=ig1r1=0.4v，为满足尽可能高的精度要求，量程为10v的电压表v不能用，而电流表a2的内阻确定，且满偏电压

ua2=ig2r2=0.375v，可当电压表用来测a1的电压，由于并联的a1、a2端电压只有零点几伏，而电源电动势有1.5v，可串联r1作保护电阻，为满足多测几组数据，滑动变阻器r2采用分压供电方式。电路如图3，则，式中i1、i2分别是电流表a1、a2的读数，r1，r2分别为a1、a2的内阻。

二、伏伏法测电阻

基本原理：电压表内阻已知，则可当电流表、电压表和定值电阻来使用。

（1）如图4所示，两电表的满偏电流接近时，若已知v1的内阻r1，则可测出v2的内阻

（2）如图5所示，两电表的满偏电流iv1<

设计型实验：例2.用以下器材测量电阻rx的阻值（900—1000ω）；电源e，具有一定内阻，电动势约为9.0v；电压表v1，量程为1.5v，内阻r1=750ω；电压表v2，量程为5v，内阻r2=2500ω；滑动变阻器r1，最大阻值约为100ω；开关s，导线若干。

(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻rx的一种实验电路原理图。

(2)若电压表v1的读数用u1表示，电压表v2的读数用u2表示，则由已知量和测得量表示rx的公式为rx=

解析：（1）测量电阻rx的实验电路如图6所示。

三、电阻箱当电表使用

基本原理：（1）电阻箱当电压表使用。如图7所示，可测得电流表a2的内阻，图中电阻箱r可测得a2表两端的电压为（i1-i2）r，起到了测电压的作用。

(2)电阻箱当电流表使用。如图8所示，若已知r及rv则测得干路电流为，图中电阻箱与电压表配合使用起到了测电流的作用。

设计型实验：例3.实验室内有一毫伏表（符号mv），量程为150mv，内阻约145ω左右，现要用下列器材准确测其内阻。电动势为1.5v 的干电池，电阻箱r（0—99.9ω），滑动变阻器r1（0—50ω），标准电流表a（量程15ma，内阻约50ω），开关s导线若干。

(1)请设计一个尽可能精确地测出毫伏表内阻rmv的测量电路。

(2)直接读出的物理量

(3)写出用这些物理量表示的毫伏表的表达式rmv=

解析：（1）电路如图9所示。

（2）电流表的读数i，毫伏表的读数u和电阻箱的电阻r。（3）四、替代法测电阻

基本原理：如图10，（1）s接1，调节r2，读出a的示数i；（2）s接2，r2不变，调节电阻箱，使a表示数仍i；（3）由上可得rx=r1 设计型实验：例4.实验室备有下列器材，测定电流表a1的内阻；

a1是待测电流表，量程为300ua，内阻约为100ω；a2是标准电流表，量程是200ua；r1是电阻箱，阻值范围0—999.9ω；r2是滑动变阻器；r3是保护电阻；e是电池组，电动势围4v，内阻不计；s1是单刀单掷开关；s2是单刀双掷开关。

(1)设计一个电路测量a1的内阻。

(2)写出测量原理。

解析：（1）电路如图11所示。（2）连接好电路，将开关s2扳到接点a处，接通开关s1；调整滑动变阻器r2使电流表a2有一定的读数（如150ua)；然后将开关s2扳到接点b处，保持r2不变，调整变阻箱r1使a2的读数仍和前面相同（150ua)，则此时r1=ra1。综上所看，针对设计型实验，首先，要抓纲务本，真正搞通这些实验的原理、思想方法，不仅能对原实验试题应付自如，而且能将这些实验知识迁移运用到新情景中帮助创新、设计出新的实验。其次，要注意归类梳理，将所学知识系统化，这样有助于技能的形成。