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电阻的测量是初中物理教学的重要实验,也是学生的弱点,下面结合我自己的教学体会对电阻测量的几种方法进行归纳。
一、伏安法测电阻
伏安法测电阻是初中物理中一个重要的实验,本实验可以利用电压表和电流表分别测出未知电阻Rx的电压、电流,再求出Rx的阻值,这种方法叫“伏安法”。课堂上我同时测量了灯泡的电阻,通过实验发现灯泡电阻不是一个定值。灯泡电阻的大小随温度的改变而改变。该方法有电压表和电流表,这是普通测电阻的方法。
二、只有电流表测电阻
1.如图,用电流表测出通过Rx的电流记为Ix,再用电流表测出通过R0的电流I0,則R0两端电压U0=I0R0,因为Rx与R0并联,并联电路各支路电压相等,所以Ux=U0=I0R0 ,通过数学计算得到Rx=I0R0/Ix。该实验中通过改接电流表位置分别测得两支路电流,由并联电路电压相等得到Rx,实验过程中需要改接电流表,操作相对麻烦。
2.如图,闭合S1,断开S2,电流表测出R0中的电流记为I0,R0两端电压U0=I0R0,再闭合S2,Rx与R0并联,电流表测干路电流I。则Rx中电流Ix=I-I0;并联电路各支路电压相等,所以Rx两端电压Ux=U0=I0R0。通过数学计算得到Rx=I0R0/(I-I0)。这个方法通过变换开关改变电路,无须重新改接电路,操作方便。
三、只有电压表测电阻
1.如图,用电压表测出RX两端电压记为UX。再用电压表测出R0两端电压记为U0,则通过R0的电流I0=U0/R0。RX的电流Ix=UX/RX,因为Rx与R0串联,串联电路中电流处处相等,所以Ix=I0=U0/R0,通过数学计算得到Rx=UXR0/U0。
2.如图,S1、S2同时闭合,R0被短路,电压表测电源电压记为U。S1闭合、S2断开,R0与RX串联,电压表测RX两端电压记为UX。则R0两端电压U0=U-UX ,通过R0的电流I0=U0/R0=(U-UX)/R0 、通过RX的电流Ix=UX/RX 。因为串联电路中电流处处相等,所以(U-UX)/R0 =UX/RX,Rx=UXR0/(U-UX)。
四、等效替代法测电阻
1.如图,开关接1,读出电流表示数I,再将开关接2,调节变阻箱阻值使电流表的示数仍为I;这是利用变换开关改变电路,通过串联电路电压和电流相等,电路总电阻相等,则Rx+R=R0+R,所以Rx=R0。
2.如图,闭合开关S和S2,使电流表示数为I;断开S2,再闭合S和S1,滑动变阻器在变换开关的过程中位置不变,调节变阻箱阻值使电流表的示数仍为I;这种方式跟上一种比较类似,只有电流表测电流,滑动变阻器当作一个定值电阻来处理,所以Rx=R0。
电阻测量是一个以实验为主的课,既能检验学生对基本电学仪器的使用和对电学基本规律的掌握情况,又能培养学生的发散思维能力和创新意识,是考查学生能力的重要中考命题热点。
一、伏安法测电阻
伏安法测电阻是初中物理中一个重要的实验,本实验可以利用电压表和电流表分别测出未知电阻Rx的电压、电流,再求出Rx的阻值,这种方法叫“伏安法”。课堂上我同时测量了灯泡的电阻,通过实验发现灯泡电阻不是一个定值。灯泡电阻的大小随温度的改变而改变。该方法有电压表和电流表,这是普通测电阻的方法。
二、只有电流表测电阻
1.如图,用电流表测出通过Rx的电流记为Ix,再用电流表测出通过R0的电流I0,則R0两端电压U0=I0R0,因为Rx与R0并联,并联电路各支路电压相等,所以Ux=U0=I0R0 ,通过数学计算得到Rx=I0R0/Ix。该实验中通过改接电流表位置分别测得两支路电流,由并联电路电压相等得到Rx,实验过程中需要改接电流表,操作相对麻烦。
2.如图,闭合S1,断开S2,电流表测出R0中的电流记为I0,R0两端电压U0=I0R0,再闭合S2,Rx与R0并联,电流表测干路电流I。则Rx中电流Ix=I-I0;并联电路各支路电压相等,所以Rx两端电压Ux=U0=I0R0。通过数学计算得到Rx=I0R0/(I-I0)。这个方法通过变换开关改变电路,无须重新改接电路,操作方便。
三、只有电压表测电阻
1.如图,用电压表测出RX两端电压记为UX。再用电压表测出R0两端电压记为U0,则通过R0的电流I0=U0/R0。RX的电流Ix=UX/RX,因为Rx与R0串联,串联电路中电流处处相等,所以Ix=I0=U0/R0,通过数学计算得到Rx=UXR0/U0。
2.如图,S1、S2同时闭合,R0被短路,电压表测电源电压记为U。S1闭合、S2断开,R0与RX串联,电压表测RX两端电压记为UX。则R0两端电压U0=U-UX ,通过R0的电流I0=U0/R0=(U-UX)/R0 、通过RX的电流Ix=UX/RX 。因为串联电路中电流处处相等,所以(U-UX)/R0 =UX/RX,Rx=UXR0/(U-UX)。
四、等效替代法测电阻
1.如图,开关接1,读出电流表示数I,再将开关接2,调节变阻箱阻值使电流表的示数仍为I;这是利用变换开关改变电路,通过串联电路电压和电流相等,电路总电阻相等,则Rx+R=R0+R,所以Rx=R0。
2.如图,闭合开关S和S2,使电流表示数为I;断开S2,再闭合S和S1,滑动变阻器在变换开关的过程中位置不变,调节变阻箱阻值使电流表的示数仍为I;这种方式跟上一种比较类似,只有电流表测电流,滑动变阻器当作一个定值电阻来处理,所以Rx=R0。
电阻测量是一个以实验为主的课,既能检验学生对基本电学仪器的使用和对电学基本规律的掌握情况,又能培养学生的发散思维能力和创新意识,是考查学生能力的重要中考命题热点。