破解伏安法測(cè)電阻

齊衛(wèi)紅

摘 要：伏安法測(cè)電阻是電學(xué)最基本的實(shí)驗(yàn)，高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，由部分電路到閉合電路的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：基本原理；測(cè)量方法；拓展

伏安法是指通過(guò)對(duì)被測(cè)對(duì)象電壓、電流的測(cè)定來(lái)求得其電阻、電源的內(nèi)電阻等電學(xué)量或作電壓——電流曲線圖，高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)大部分都涉及這一思想。近幾年的高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題目年年翻新，全是對(duì)原有學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的改造、改進(jìn)，甚至創(chuàng)新，很多考查內(nèi)容涉及運(yùn)用伏安法測(cè)電阻。

一、伏安法測(cè)電阻的基本原理

1.基本原理：伏安法測(cè)電阻的基本原理是歐姆定律

R=，只要測(cè)出元件兩端的電壓和通過(guò)的電流，即可由歐姆定律計(jì)算出該元件的阻值。

2.測(cè)量電路的系統(tǒng)誤差：由于電壓表和電流表自身有電阻，它們串并聯(lián)連入電路時(shí)，改變了原來(lái)電路的結(jié)構(gòu)，勢(shì)必帶來(lái)測(cè)量電路的系統(tǒng)誤差。為了減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，采用電流表內(nèi)接或外接法以減小系統(tǒng)誤差。

二、常用的測(cè)量方法

1.活用電表法：由于電壓表、電流表自身都有電阻，若電表的內(nèi)阻已知，則電壓表和電流表還可以當(dāng)作定值電阻使用；還涉及兩個(gè)電流表并聯(lián)和兩個(gè)電壓表串聯(lián)的應(yīng)用。

2.一電表一電阻箱法：

（1）電阻箱當(dāng)做電壓表使用：如圖可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2=。圖中電阻箱R測(cè)得A2表兩端的電壓為（I1-I2）R。

（2）電阻箱當(dāng)做電流表使用：若已知R及Rv，則測(cè)得干路電流為I=+。圖中電阻箱與電壓表配合使用，起到了測(cè)電流的作用。

3.等效替代法：在電源的電壓不變的情況下，將S合到2，調(diào)節(jié)R1，使電流表的示數(shù)與S合到1時(shí)的示數(shù)相等，則有Rx=R1。該法的優(yōu)點(diǎn)是消除了電流表內(nèi)阻的影響。

三、測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻

應(yīng)用閉合電路的歐姆定律，測(cè)量電流、電壓值，聯(lián)立兩式：E=I1r+U1，E=I2r+U2，即可求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。

四、拓展

以2007年四川實(shí)驗(yàn)題為例：

甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻R1和R2的阻值.實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源E（不計(jì)內(nèi)阻），待測(cè)電阻R1，待測(cè)電阻R2，電壓表V（量程為1.5V，內(nèi)阻很大），電阻箱R（0～99.99Ω），單刀單擲開(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2，導(dǎo)線若干.

（1）先測(cè)電阻R1的阻值.請(qǐng)將甲同學(xué)的操作補(bǔ)充完整：閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)r和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U1，保持電阻箱示數(shù)不變，____，讀出電壓表的示數(shù)U2.則電阻R1的表達(dá)式為R1=___

（2）甲同學(xué)已經(jīng)測(cè)得電阻R1=4.8Ω，繼續(xù)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值.該同學(xué)的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖所示的-圖線，則電源電動(dòng)勢(shì)E=_____V，電阻R2=_____Ω.

……

該題應(yīng)用閉合電路歐姆定律，結(jié)合數(shù)學(xué)函數(shù)知識(shí)、圖像，拓展了伏安法測(cè)電阻的范圍。要想突破伏安法測(cè)電阻，就需要在平時(shí)熟悉實(shí)驗(yàn)儀器、器材的性能和使用方法，掌握實(shí)驗(yàn)原理，立足于課本分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及提供的儀器，發(fā)揮思維遷移，增強(qiáng)應(yīng)變性，靈活運(yùn)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法到新情境中去，有效地完成實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)備考。

（作者單位 陜西省漢中市佛坪縣中學(xué)）