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九全物理 第17章 欧姆定律 第3节 电阻的测量
电流可以用电流表测量,电压可以用电压表测量。那么,用什么方法测量电阻呢?根据前面学过的欧姆定律知道,可以通过对电流和电压的测量来间接地测出导体的电阻
本章第2节图17.2-1所示的电路就可以测量电阻,对于这样测量电阻的方法,有时又简称为“伏安法”测电阻。
为了减小误差,实际测量中要改变待测电阻两端的电压,多次测最电压及电流的值,根据每次电压及电流的值算出电阻、最后求出电阻的平均值。在伏安法测电阻中,常采用图17.3-1所示的电路,用滑动变阻器来改变待测电阻两端的电压。
原理与电路
实验原理:欧姆定律
需要说明的是:
以上公式虽能求出电阻,但我们要知道,电阻是导体的一种性质,它的大小是由材料、长度、横截面积等因素决定的,与它两端的电压、通过它的电流没有关系,只是通过这个办法可以求出电阻大小而已,就好象我们的身高可以用尺子量出来,但尺子并不能决定我们的身高!也就是说我们身高多少与尺子无关。
电路设计:
电路连接:
注意:
一、在这个实验中,滑动变阻器的作用主要有两个
1、它在最初连入电路时,闭合开关前应该让滑片处于最大阻值处,以免电路中的电流过大,这样就对电路具有保护作用;
2、通过改变滑动变阻器的滑片位置,可以改变测量对象的电压、电流,多测量几组数据,得出多个阻值后求平均值来减小误差。
视频:伏安法测电阻
02:4
电灯泡电阻的特点
注意:由于灯丝的温度随亮度而升高,所以其电阻是一个逐渐变大的数值,所以我们不能用灯泡的平均阻值来代替小灯泡的灯丝电阻!
视频:测量小灯泡的电阻
02:52
典型例题
图甲是利用“伏安法”测小灯泡电阻的实验电路图,图乙是根据实验数据画出的通过小灯泡的电流I与它两端电压U之间的关系图象.通过图象可以得出小灯泡两端的电压为4 V时,灯丝电阻为        Ω;当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻将        ,其原因是        。
解析:这条曲线表示出不同的电压值对应着通过灯丝中的电流,所以,从图中可以看出,电压是4V时在曲线上的对应点A所对应的电流大约是0.2A,所以灯丝的电阻为:
RL=U/I=4V/0.2A=20Ω,
同理我们可以看到电压增大到6V时,对应的电流是0.25A,可计算出灯丝的电阻为24Ω,可见随着电压的升高,会导致发热更快、更多,温度更高,所以电阻会增大,坐标中的这条曲线表现出了灯泡的电阻是一个变化的量,随着电压的升高电流虽有增大,但没有成正比的增大,所以它是一条曲线。
答案:20  增大  温度升高灯丝电阻增大
电阻是导体的一种性质,同一段导体的电阻不随电压和电流的变化而变化,这段导体的电阻称为定值电阻。
未知定值电阻的阻值可以用伏安法测出。
伏安法测定值电阻实物连接图和它的U-I图像,R=5Ω
定值电阻和可变电阻都是电路的重要元件。到目前为止,我们了解的定值电阻和可变电阻有下列几种类型。
●定值电阻
●可变电阻
滑动变阻器                电阻箱
灯丝电阻
接下来学习或做题中,还经常遇到其它可变电阻,例如:热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻等等,它们都是电子技术中的重要原件。
例如:我们常见的交警查酒驾用的酒精测试仪和厨房上方安装的天然气报警器,就是气敏电阻的具体应用。
查酒驾        天然气报警器
气敏电阻在电路中的接法和气体浓度与电阻的关系图像如下图所示,电路中R1为气敏电阻,当酒精气体浓度增大时,它的电阻会减小,以此进行动态电路分析或计算。
其它敏感电阻跟气敏电阻类似,根据敏感电阻所在的具体电路和引起电阻敏感的因素具体分析,例如:
热敏电阻               光敏电阻
湿敏电阻               压敏电阻
形形色色的可变电阻当受到相关因素影响时,它的电阻大小就要发生改变,在物理学中通常把它们称为可变电阻。
【举手提问】
1、小灯泡为什么不是定值电阻?2、小灯泡电阻大小与灯丝的温度有什么关系?
【新课学习】
我们用伏安法测定值电阻的方法来探究小灯泡电阻随温度变化规律。
[实验目的]  探究小灯泡电阻随温度变化规律
[实验原理]  欧姆定律:I=U/R
[实验电路] 伏安法电路
实物连接
实物连线图
[实验步骤及数据分析]
视频:[实验]探究小灯泡电阻跟温度的关系(中考重点考题)(调小音量横屏看)[视频反思]
1.电路连接过程中,开关要断开,滑动变阻器的滑片要位于它的最大值。
2.在此实验中,滑动变阻器的作用:一是保护电路;二是改变小灯泡两端电压。
3.电路常见故障:
闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,小灯泡不亮,电压表的示数很大(接近电源电压),电流表示数几乎为零,是由于小灯泡断路或小灯泡两端导线接触不良。
4.实验时小灯泡两端最高电压不得超过灯泡标注的最大工作电压(实验中小灯泡最大工作电压为2.5V).
5.实验中通过改变小灯泡两端电压改变灯丝温度,电压越高,温度越高,灯泡越亮。
实验探究灯丝电阻跟温度的关系,不是探究小灯泡电阻跟电压的关系。
U=1V            U=3V
因为影响导体电阻大小的因素是导体的长度、横截面积、材料和温度,跟电压和电流的大小无关。
[温馨提示]
测定值电阻和小灯泡电阻都用伏安法测量,但两个实验目的不同.
1.测定值电阻是测物理量的大小.
多次测量取平均值是为减小误差。2.测小灯泡电阻是为了探究物理规律。
多次测量是为了避免实验结论的偶然性,使实验结论具有普遍规律。不能求电阻的平均值。
3.视频数据截图
实验结论:小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
1.在“伏安法测电阻”的实验中,下列说法正确的是(   )
A.为了监测电路连接是否正确,连接电路时,需闭合开关
B.应该选取规格匹配的器材,这样既不会损坏器材,又能使测量结果误差减小
C.在无法估计被测电阻大小时,电流表、电压表应选用较小的量程
D.需进行三次实验,这样测量的结果才具有普遍性
2.用伏安法测电阻的实验中,电源电压为4.5 V,被测电阻的阻值约为10 Ω,则连接电路时,电流表的量程应选择(   )
A.3 A                     B.0.6 A
C.任意一个均可      D.无法判断
3.在“测量小灯泡电阻”实验中,某同学连接好电路闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表有示数.接下来应进行的操作是(   )
A.更换小灯泡
B.更换电源
C.检查电路是否断路
D.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
4.小明在做“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中:
(1)请你按照图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙小明未连接好的电路连接完整.
(2)实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应置于________(填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现电压表始终无示数,电流表有示数,其原因可能是________(A.滑动变阻器断路  B.R断路   C.R短路).
(4)排除故障后,当电压表的示数如图丙所示时,电流表的示数如图丁所示,则通过定值电阻的电流大小为________A,它的阻值是________Ω.
(5)通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是________.
5.如图是李江同学为测量小灯泡电阻而连的电路,下列有关该实验的说法错误的是(   )
A.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到最左端
B.实验过程中两电表都有可能需要换接较小的量程
C.所测小灯泡的电阻可能随电压表示数的不同而不同
D.在如图位置闭合开关后,向左移动滑动变阻器的滑片,小灯泡变亮
6.用伏安法测电阻时,某同学接成如图所示的电路,开关闭合后(   )
A.电流表和电压表有示数
B.电流表烧毁
C.电压表烧毁
D.电流表的读数为零
7.图甲是利用“伏安法”测小灯泡电阻的实验电路图,图乙是根据实验数据画出的通过小灯泡的电流I与它两端电压U之间的关系图象.通过图象可以得出小灯泡两端的电压为4 V时,灯丝电阻为________Ω;当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻将________,其原因是________________________________________。
8.在“伏安法测电阻”的实验中,小明同学连接了如图甲所示的电路(电路元件完好,接线柱接线牢固).
(1)在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电流表的示数将________,电压表的示数将________.(填“发生变化”或“保持不变”)
(2)检查电路,发现有一处连接错误,请指出连接错误的导线是________(填“a”“b”“c”或“d”).
(3)纠正错误后,闭合开关,测得几组数据如下表.
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.1
2.8
电流I/A
0.1
0.14
电阻R/Ω
15
第3次实验时电流表示数如图乙所示,电流表的示数为________A.第2次实验后,算出的电阻值是________Ω,第3次实验后,算出的电阻值是________Ω,则待测电阻的阻值为________Ω.
9.用“伏安法测电阻”的实验电路如图所示.如果考虑到电压表本身是一个较大的电阻(具有分流作用),则下列判断中正确的是(   )
A.测量值等于电阻的实际值
B.测量值小于电阻的实际值
C.测量值大于电阻的实际值
D.以上三种情况都有可能
10.小张在用“伏安法”测小灯泡的电阻实验中,连接了如图甲所示的实物图.
(1)闭合开关前,应向________(填“A”或“B”)端调整滑动变阻器的滑片,使电路中的电流在开始测量时最小.
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则电流值是________A.这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数________(填“变大”“变小”或“不变”).换相同规格的灯泡,重测的数据如表所示,并绘出I-U图象如图丙的图线A所示.
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.1
0.16
0.2
0.23
0.25
0.27
电阻/Ω
5.0
6.3
7.5
8.7
10
11.1
平均/Ω
8.1
(3)依据表格中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗?说出你的理由:__________________________________________.
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图象如图丙的图线B所示.你认为错误的原因可能是:
_________________________________________________
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