伏安法测电阻创新实验的归类剖析

赵生武

(甘肃省永登县第一中学 730300)

由欧姆定律可知，当用电压表测待测电阻两端的电压，用电流表测通过待测电阻中的电流时，就能测出待测电阻的阻值，这种方法叫做伏安法.然而，在实际情景下，可能由于缺少电压表(或电流表)，也可能由于电压表(或电流表)的量程与实验条件不符，需要对实验进行适当地创新设计.现将伏安法测电阻实验的创新思路归类剖析如下：

一、电表的活用

例1 现要测量一待测电阻的阻值，所用器材如下：

标准电流表A1(量程250 mA，内阻r1=5Ω)；

电流表A2(量程300 mA，内阻r2约为5 Ω)；

待测电阻R1(阻值约为100 Ω)；

滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω)；

电源E(电动势约为6V，内阻r约为1 Ω)；

单刀单掷开关，导线若干.

(1)要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号.(2)实验中，需要直接测量的物理量是____，

用测得的量表示待测电阻R1的阻值R1=____.

评析已知内阻的电流表可以活用为电压表，已知内阻的电压表可以活用为电流表.

二、电表的改装

由串、并联电路的电流关系和电压关系可知，已知内阻的电流表若量程太小(或两端电压太小)时，可以通过并联一个定值电阻改装为较大量程的电流表，可以通过串联一个定值电阻改装为较大量程的电压表.

例2 某待测电阻Rx的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：

电流表A1(量程150mA，内阻r1约为10Ω)

电流表A2(量程20 mA，内阻r2=30Ω)

电压表V(量程15V，内阻约为10KΩ)

定值电阻R0=100Ω

滑动变阻器R最大阻值为5Ω

电源E，电动势E=4V(内阻不计)

开关S及导线若干：

(1)根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的三分之一.请你画出测量Rx的一种实验原理图.

(2)实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，用已知和测得的物理量表示Rx=____.

评析已知内阻的电流表可以活用为电压表，若测量电压过小，需要考虑电表的改装.若题目中提供的电压表(或电流表)量程不满足实验条件时，不能使用.

三、定值电阻的活用

例3 (2018年全国Ⅲ)一课外实验小组用如图5所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0=20.0 Ω)；V可视为理想电压表.S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器.采用如下步骤完成实验：

(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；

(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合S1；

(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表V的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表V的示数U2；

(4)待测电阻阻值的表达式Rx=____(用R0、U1、U2表示)；

(5)重复步骤(3)，得到如下数据：

12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39

评析已知两端电压大小的定值电阻可以活用为电流表.同理，已知通过电流大小的定值电阻可以活用为电压表.

伏安法测电阻创新实验设计是以待测电阻两端电压、待测电阻中通过的电流的测量为创新点，以欧姆定律和串、并联电路的电压关系、电流关系为创新依据，具体体现在电表的活用、电表的改装和定值电阻的活用.