破解伏安法测电阻

齐卫红

摘 要：伏安法测电阻是电学最基本的实验，高考电学实验在此基础上进行改进，由部分电路到闭合电路的创新。

关键词：基本原理；测量方法；拓展

伏安法是指通过对被测对象电压、电流的测定来求得其电阻、电源的内电阻等电学量或作电压——电流曲线图，高中电学实验大部分都涉及这一思想。近几年的高考电学实验题目年年翻新，全是对原有学生分组实验的改造、改进，甚至创新，很多考查内容涉及运用伏安法测电阻。

一、伏安法测电阻的基本原理

1.基本原理：伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律

R=，只要测出元件两端的电压和通过的电流，即可由欧姆定律计算出该元件的阻值。

2.测量电路的系統误差：由于电压表和电流表自身有电阻，它们串并联连入电路时，改变了原来电路的结构，势必带来测量电路的系统误差。为了减小实验的系统误差，采用电流表内接或外接法以减小系统误差。

二、常用的测量方法

1.活用电表法：由于电压表、电流表自身都有电阻，若电表的内阻已知，则电压表和电流表还可以当作定值电阻使用；还涉及两个电流表并联和两个电压表串联的应用。

2.一电表一电阻箱法：

（1）电阻箱当做电压表使用：如图可测得电流表A2的内阻R2=。图中电阻箱R测得A2表两端的电压为（I1-I2）R。

（2）电阻箱当做电流表使用：若已知R及Rv，则测得干路电流为I=+。图中电阻箱与电压表配合使用，起到了测电流的作用。

3.等效替代法：在电源的电压不变的情况下，将S合到2，调节R1，使电流表的示数与S合到1时的示数相等，则有Rx=R1。该法的优点是消除了电流表内阻的影响。

三、测定电源的电动势和内电阻

应用闭合电路的欧姆定律，测量电流、电压值，联立两式：E=I1r+U1，E=I2r+U2，即可求得电源的电动势和内电阻。

四、拓展

以2007年四川实验题为例：

甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V（量程为1.5V，内阻很大），电阻箱R（0～99.99Ω），单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干.

（1）先测电阻R1的阻值.请将甲同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r和对应的电压表示数U1，保持电阻箱示数不变，____，读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达式为R1=___

（2）甲同学已经测得电阻R1=4.8Ω，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值.该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图所示的-图线，则电源电动势E=_____V，电阻R2=_____Ω.

……

该题应用闭合电路欧姆定律，结合数学函数知识、图像，拓展了伏安法测电阻的范围。要想突破伏安法测电阻，就需要在平时熟悉实验仪器、器材的性能和使用方法，掌握实验原理，立足于课本分组实验和演示实验，根据实验要求及提供的仪器，发挥思维迁移，增强应变性，灵活运用学过的电学知识、数学知识和实验方法到新情境中去，有效地完成实验的复习备考。

（作者单位 陕西省汉中市佛坪县中学）