测量电阻的方法.docVIP

测量电阻的方法 在高中电学实验教学或复习时，利用中学现有的仪器及学生所掌握的相关知识，可以设计多个测量电阻RX的电路，可是学生最头痛的就是这些测量电阻的电路不知如何设计，面对眼前各种仪器(如电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、电源、开关等)，学生措手无策 ，不知如何选器材、设计电路。究其原因，是学生还未掌握好测量电阻的原理、设计测量电路的思路，尤其是新课改的今天，更要求培养学生具有应用理论知识去解决实际问题的知识迁移能力，它是源于教材、高于教材。下面谈谈如何培养学生设计测量电阻的思路。 测量电阻的方法 如果按测量电阻的常用原理来分有：伏安法(也叫欧姆定律法)、正比法、半偏法和替代法；如果按使用的测量仪表来分有：伏安法、电压表测电阻法、电流表测电阻法。不同的测量原理、不同的测量仪表，设计测量电路的思路也不同。下面按使用测量仪表的分类来论述测量电阻的方法。 1、伏安法测电阻RX 伏安法测RX的原理是，用安培表把流过RX的电流I测出来，用电压表把RX两端电压Ｕ测出来，再根据欧姆定律(RX = Ｕ／I）将RX求出来。 根据这一原理，在设计测量电路时，必须有电压表和安培表，同时还要满足三个条件：第一，选好电压表、安培表的量程，量程太大或太小，都会违反读数原则；第二，正确选择好安培表的内、外接法；第三，确定滑动变阻器的限流式接法或分压式接法。此外，在选择各种仪器时，还要考虑仪器所能承受的最大电压、电流及电功率，这一点学生最容易忽视的。 例１、 测一个阻值约为250KΩ的电阻,备有下列器材： A、电流表(量程100μA，内阻2KΩ ) B,电流表(量程500μA，内阻300Ω) C,电压表(量程10V，内阻100kΩ ) D,电压表(量程50v，内阻500KΩ ) E,直流稳压电源(电动势15V，允许最大电流为1A) F,滑动变阻器(最大电阻为1KΩ ，额定功率为1W) G,导线若干 (1)电流表应选 ________，电压表应选________。 (2)画出测量RX的电路原理图。 分析：①仪器选择：流过RX的最大电流I=15V／250KΩ=60μA ，RX两端最大电压接近15V，根据读数原则,电流表选A，电压表选C。②伏安法采用安培表内接法，原因是RXRA。③因RXR，滑动变阻器采用分压式接法。综合以上情况，测量电阻电路的设计思路如图3示。 2、电压表测电阻RX的方法 该电路特点是，测量电阻时只能使用电压表，再配备电阻箱或滑动变阻器，它的测量原理有：正比法和半偏法。正比法是指,，将被测电阻RX跟一个已知电阻RO串联(RO可以是电阻箱或电压表内阻Rv)，根据串联电路特点，电压与电阻成正比,即RX／RO = Ux／UO ， 再通过简单计算, RX可测出。半偏法是指，将被测电阻RX跟一个电阻箱串联,当RX、RO两端电压相等或都是电压表满偏的一半时，可认为RX = RO ，则RX可测出。其实，这两个测量原理是大同小异，不同的是，正比法要经过计算才能得出RX值，而半偏法是直接读数即可知道RX值。 根据该方法的测量原理，在设计测量电路时，要充分利用电路的测量特点进行设计。比如,使用正比法测RX时，RX值与RO值要相当才能串联测量；若RORX时,则不能串联测量，同时RX、RO两端电压要已知。使用半偏法测RX时，一般配有电阻箱与RX串联、读数，且串联电路两端总电压保持不变。请看以下两个例子。 例2、用以下仪器，尽可能精确地测量待测电阻RX的阻值： A．电动势约2V左右，内阻r1Ω 的电源一个； B．内阻Rv=30KΩ ，最大量程为3V的电压表一个； C．电阻在10KΩ ～ 20KΩ 范围内的待测电阻RX一个； D、开关一个，导线若干条. （1）、画出测量电阻RX阻值的实验电路图。 (2)、写出待测电阻RX的表达式。 (3)、Rx的阻值在10Ω ～20Ω 范围内时,还能用这种方法测量吗? 分析：题中被测电阻RX与电压表内阻Rv相当，且Rv r，故RX与电压表串联，并且串联电路总电压不变，等于电源电动势E，但由于电动势是约数，还需用电压表准确测出电动势E。综合以上情况，其测量电阻RX电路的设计思路如图4示。当K闭合时，电压表读数U1 = E，K断开时，电压表读数为U2，则RX两端电压为E – U2，由正比法得：RX／Rv = （E –U2）／U2 ，得RX = (E –U2)*Rv/ U2 如果RX的阻值在10Ω