“伏安法測電阻”電路設計技巧

魏江

電阻的測量是歷年高考的熱點內(nèi)容，測量的方法一般有伏安法、等效替代法、滿偏半偏法、電橋平衡法等四種方法，其中伏安法難度最大，該種方法對學生知識儲備量要求較高，通過對“伏安法測電阻”器材的選取和電路設計，可以充分考查學生的實驗能力，同時也可以不同程度地考查學生的理解能力、推理能力、分析綜合能力和應用數(shù)學處理物理問題的能力。因此“伏安法測電阻”一直是電學實驗考查的重點內(nèi)容，并且近幾年高考又將“伏安法”進行了擴展，派生出了安安法、伏伏法等。

下面就詳細分析一下“伏安法測電阻”的器材選取原則及電路的設計。

1.先選擇唯一性的器材

注意：

（1）對于電源、電鍵、變阻器等元件，如果是唯一性的則必須用。

（2）對于電壓表、電流表如果是唯一性的不一定能用，一定要看其量程是否合適。

①如果電壓表是唯一性的但量程不合適，這時要看電流表是否是唯一性的，如果電流表也是唯一性的，那么這兩塊表都必須用。

②如果電壓表是唯一性的但量程不合適，但電流表不是唯一的，這時要確切知道內(nèi)阻的電流表允許加的電壓是多大，能否可以直接當作電壓表使用，如果不能就將其改裝，改裝為量程合適的電壓表。

③同理也可以用此方法選擇電流表。

2.選擇安培表及電壓表

在第1步如果已經(jīng)選出了電壓表、電流表，就可以跳過此步，如果沒有選出，就進行第2步。在這2步選擇電壓表、電流表時需要按順序考慮以下幾個方面的問題：

（1）被測電阻有額定值限制時，先算出被測電阻近似的額定電壓、額定電流，按照額定電壓、額定電流選取電壓表、電流表的量程。

（2）被測電阻無額定值限制時，如果電源是唯一的，則用電源的電動勢直接除以被測電阻的電阻值，算出通過被測電阻的最大電流，然后按照該最大電流值選取安培表的量程，按照電源電動勢選取電壓表的量程。

（3）被測電阻無額定值限制，并且所提供的電流表、電壓表、電源均是多個，此時按照配套的原則選取，一般采取的方法是從電流表入手，先用其中一個電流表的量程乘以被測電阻算出被測電阻兩端的最大電壓，然后看所供給的電壓表量程，電源電動勢能不能與該最大電壓值接近，如果能即可選出電壓表、電源，否則換另一個電流表按同樣的方法選取器材。

3.確定電壓表與安培表的接法

比較 與 的大小關系，如果 > ，采取安培表對被測電阻外接法，如果 < ，采取安培表對被測電阻內(nèi)接法，如果 = 或 與 均非常大，則采取內(nèi)接、外接均可。

4.選擇變阻器，判斷變阻器的接法

首先，選擇小阻值的變阻器，優(yōu)先考慮限流式接法，估算限流式電路中的最大電流Im= ，最小電流Im= ，（R為變阻器的全阻值），之后需要綜合考慮以下幾方面的因素：

（1）要確保電路中任何一個元器件的使用安全。

（2）考慮電流表、電壓表表盤的利用率。

（3）是否變阻器的全阻值遠小于被測電阻的阻值。

說明：

（1）如果限流式不合適，就考慮采用分壓式接法。

（2）以下幾種情況一定采用分壓式接法：

①要求用圖像法處理數(shù)據(jù)；

②題干中要求多測一些數(shù)據(jù)；

③題干中要求電壓從0開始變化

（3）在分壓式接法中，還應考慮到以下因素：

①當變阻器的全阻值過小時，流過電源的電流較大，可能超出電源允許通過的最大電流，此時可以考慮換阻值稍大的變阻器。

②在分壓式接法中，變阻器一部分在干路中，一部分在支路中，此時如果流過干路中變阻器的電流超過變阻器允許通過的最大電流，也必須考慮更換額定電流稍大一點的變阻器。

總之，只要遵循以上步驟順序選擇器材，設計電路，就能突破難點，掌握伏安法測電阻的技巧和方法，達到事半功倍的效果。

（作者單位 張家口市宣化第一中學）

編輯 王團蘭