从电阻的测定谈高中电学实验的复习

◆覃天奇

(甘肃省临夏回民中学)

从电阻的测定谈高中电学实验的复习

◆覃天奇

(甘肃省临夏回民中学)

实验作为物理学的基础与核心，是每年高考重点考察的内容之一。电学实验因其内容广泛、方法灵活、立意新颖，学生望而生畏，但是高考备考中若搞好“伏安法测电阻”的系统复习，则其它几个实验可迎刃而解。

伏安法 实验复习 以点带面

一、伏安法测电阻

1.两种测量电路

①外接法(如图1)

根据Rx=U/I:

其中U准确，I偏大，故R测＜R真

②内接法(如图2)

根据RX=U/I:

其中I准确，U偏大，

故R测＞R真

③测量电路的选择:

若已知 RV、RA、RX的大约值则:

当Rx＜＜Rv或RX2＜RA·RV时用外接法;

当Rx＞＞RA或RX2＞RA·RV时用内接法。

若不知道RV、RA、RX的大约值则用图3所示的电路进行试触(即c分别接 a、b):

当电压表示数变化明显时采用外接法;

当电流表示数变化明显时采用内接法。

2.两种控制电路

①限流电路(如图4)

优点:电路结构简单，消耗的电功率小。

缺陷:电压表、电流表示数变化范围小且不能调为零

②分压电路(如图5)

优点:电压表、电流表示数变化范围大且能够从零开始调节。

缺陷:电路较为复杂，消耗功率较大。

③控制电路的选择

若实验要求电压表与电流表示数较小或要从零开始调节、或要求多测几组数据、或变阻器最大阻值小于待测电阻Rx时，采用分压电路。

若实验无特殊要求一般选限流电路。

例如，欲测一个电阻约为25kΩ的阻值Rx，备有下列器材:

电流表(量程100μA，内阻约2kΩ)

电流表(量程500μA，内阻约300Ω)

电压表(量程10v，内阻约100kΩ)

电压表(量程50v，内阻约500kΩ)

直流电源(电动势15v，最大电流1A)

滑动变阻器(最大电阻1kΩ，额定功率1w)

电键、导线若干

(1)电流表应选_____，电压表应选_____。

(2)画出测定Rx的原理图。

【分析】电源电动势15v，如果用量程50v的电压表，最大示数不足量程的三分之一，实验误差较大，故电压表应选C;电路中的最大电流Imax=400μA，故电流表应选B;又因为Rx≈25kΩ ＞ ＞RA=300Ω，所以测量电路应采用内接法，考虑到滑动变阻器的最大阻值1kΩ＜Rx，所以控制电路应采用分压电路。

【答案】

(1)B、C

(2)实验电路如图6。

二、描绘小灯泡的U－I图像

描绘小灯泡U－I图像的实验，先是利用伏安法测出小灯泡两端的一系列电压和与之对应的电流，然后用描点法作出U－I图像，再探究灯丝电阻随温度的变化情况。考虑到小灯泡的电阻一般比电压表的内阻小得多，测量电路采用外接法，再考虑到该实验要求灯泡两端的电压从0开始逐渐增加，控制电路采用分压电路，所以可用图7所示电路。

三、测定金属丝的电阻率

该实验先用刻度尺测出一段金属丝的长度、再用螺旋测微器或游标卡尺测出金属丝的直径直径后，再用伏安法测出金属丝的电阻，进而求出其电阻率。考虑到金属丝长度一般只有几十厘米，电阻较小，测量电路采用外接法，再考虑到实验过程中电流要尽量小些，以免金属丝发热膨胀引起长度、直径变化，造成较大的实验误差，控制电路一般采用分压电路，所以依然可用图7所示电路。

当然，实验设计灵活多变，具体问题还要具体分析。随着新课改的不断深入，实验教学越来越得到重视与普及，加强实验复习，提高学习效率，培养学生的科学素养，将是每一个物理教师教学研究的重要课题，只要能够抓好基础，注重规律，就能以点带面，事半功倍。