十种测内阻方式归纳
(一)伏安法测内阻
伏安法测内阻是小学数学中一个重要的实验,本实验可以借助电流表和电压表分别测出未知内阻Rx的电流、电流,再用欧姆定理的变型公式求出Rx的内阻。因为电流表也叫伏特表,电压表也叫安培表,所以这些用电流表、电流表测阻值的方式叫“伏安法”。
1.原理:由欧姆定理推出2.电路图:(见图1)
3.器材:小灯泡(2.5V)、电流表、电压表、开关、电池阻(3V)、定值内阻(10Ω)、滑动变阻器、导线。
4.注意点:
ⅰ联接电路时,开关应断掉,滑动变阻器应调到最大电阻处。
ⅱ滑动变阻器的作用:
(1)保护电路;
(2)改变小灯泡两端的电流和通过的电压。
ⅲ本实验中多次检测的目的是:测出小灯泡在不怜悯况(照度)下的阻值。
5.实验步骤:
(1)依照电路图把实验器材摆好。
(2)按电路图联接电路。
(在联接电路中应注意的事项:①在联接电路时,开关应断掉。②注意电流表和电压表阻值的选择,“+”、“-”接线柱。③滑动变阻器采用“一上一下”接法,闭合开关前,滑片应坐落电阻最大处。)
(3)检测无误后,闭合开关,联通滑动变阻器的滑片(注意事项:联通要慢),分别使灯泡红色(灯泡两端电流1V)、微弱发光(灯泡两端电流1.5V)、正常发光(灯泡两端电流2.5V),测出对应的电流值和电压值,填入下边的表格中。
实验次数灯泡色温电流U/V电压I/A内阻R/Ω
1钨丝红色1
2微弱发光1.5
3正常发光2.5
的气温下降。
(4)算出钨丝在不同色温时的内阻。
6.剖析与论证:
展示的几组实验表格,对实验数据进行剖析发觉:灯泡的内阻不是定值,是变化的。
是哪些缘由使钨丝的内阻发生变化的呢?是电流与电压吗?
难点突破:(我们对比一个实验如图2:用电流表、电流表测定值内阻的电阻R)
发觉:R是定值,不随电流、电流的变化而变化。
通过论证,表明钨丝的内阻发生改变的诱因不在于电流与电压,那是哪些诱因引起的呢?我们在后面学过,影响内阻大小的诱因有什么?(材料、长度、横截面积和湿度。)那是哪些诱因影响了钨丝的阻值呢?(是体温。)气温越高,钨丝内阻越大。这个实验再一次验证了这一点。
(二)测内阻的几种特殊方式1.只用电流表,不用电压表方式一:假如只用一只
电流表,用图3所示的电路可以测出未知Rx的电阻。
具体的作法是先用电流表测出Rx两端的电流为Ux;再用这只电流表测出定值内阻R0两端的电流为U0。依据测得的电流值Ux、U0和定值阻值的电阻R0,可估算出Rx的值为:
用这些方式测内阻时一只电流表要联接两次。
技巧二:假如只用一个电流表,而且要求只能联接一次电路,用图4所示的电路可以测出未知Rx的电阻。
具体的作法是先闭合S1,读出电流表的示数为U1,再同时闭合S1和S2,读出这时电流表的示数为U2。依据测得的电流值U1、U2和定值阻值的电阻R0。
按照分压公式可估算出Rx的值:方式三:假如只用一个电流表,而且要求只能联接一次电路,用图5所示的电路可以测出未知Rx的电阻。
具体的作法是先把滑动变阻器的滑片P调至B端,闭合开关,记下电流表示数U1;把滑动变阻器的滑片P调至A端,记下电流表示数U2。依据测得的电流值U1、U2和定值内阻
的电阻R0,可估算出Rx的值:
以上方式,须要检测两次电流,所以也叫“伏被擒”;依据所给器材有电流表和一个已知电阻的阻值R0,所以又叫“伏阻法”。
2.只用电压表,不用电流表方式一:假如只用一只电压表,用图6所示的电路可以测出未知Rx的电阻。先后用电压表测出通过R0和Rx的电压分别为I0、Ix,依据测得的电
流值I0、Ix和定值阻值的电阻R0,按照分流公式可估算出Rx的值为
技巧二:用图7所示的实验电路也可以测出未知Rx的内阻。先闭合开关S1,读出电压表的示数为I1,再断掉S1闭合S2,读出这时电压表的示数为I2。依据测得的电压值I1、I2和定值阻值的电阻R0。
按照分流公式可估算出Rx的值:方式三:假如只用一个电压表,而且要
求只能联接一次电路,用图8所示的电路也可以测出未知Rx的电阻。
具体的作法:是先闭合开关S1,读出电压表的示数为I1,再同时闭合S1、S2,读出这时电压表的示数为I2。依据测得的电压值I1、I2和定值阻值的电阻R0。
估算过程如下:设电源电流为U,当只闭合S1时,依照欧姆定理的变型公式U=I(Rx+R),可得U=I1(Rx+R0)①;当再同时闭合S1、S2,R0被漏电,这时有:U=I2Rx②。
联立①②解等式组得
方式四:假如只用一个电压表,而且要求只能联接一次电路,用图9所示的电路也可以测出未知Rx的电阻。
具体的作法:把滑动变阻器的滑片P调至A端,读出电压表的示数为IA,再把滑动变阻器的滑片P调至B端,读出这时电压表的示数为IB。依据测得的电压值IA、IB和定值内阻
的电阻RAB。同样可估算出Rx的值:
以上方式,须要检测两次电压,所以也叫“安安法”;依据所给器材有电压表和一个已知电阻的阻值R0,所以又叫“安阻法”。
其实,用伏安法测内阻的基本原理是测定内阻两端的电流和流过内阻的电压。在缺乏器材(电压表或电流表)的情况下,我们可用间接的方式得到电流值或电压值,依然可以检测阻值的电阻。为此,在进行实验备考时要非常注重原理的理解,这是实验设计的基础。
3.等效取代法
方式一:用图10所示的电路也可以测出未知Rx的电阻。当S扳到A时电压表的示数为I,再将S扳到B时,调节R0(内阻箱)的内阻电阻的测量方法有哪些种类,使电压表示数仍为I,即RX=R0。
方式二:若只有一只电流表和内阻箱,则可用取代法测内阻的电阻,如图11所示。先合上开关S1,把单刀双掷开关S2打到1,调节滑动变阻器的电阻电阻的测量方法有哪些种类,使电流表有一合适的示数U0。再把单刀双掷开关S2打到2,调节阻值箱的电阻,使电流表的示数仍为U0,则此时内阻箱的示数即为待测内阻Rx的电阻,即RX=R0。
等效法其实也有一块电流表或一块电压表,但在电路中的作用不是为了检测出电流或电压,而是起到标志作用。
三、典型例题1.有一个电阻看不清的内阻器Rx,要测出它的内阻值。
(1)小明按图12的电路图联接好电路,检测无误后闭合开关S,观察到电流表的示数为1.6V,电压表的示数如图13所示,则通过内阻器Rx的电压为,Rx的内阻为____Ω。
(2)图14是小虎做这个实验联接的实物图,请你强调其中的三个错误或不妥之处。
①;
②;
③。
剖析与解:
(1)在对电流表、电流表读数时,要先认清接线柱找到对应的阻值,弄清分度值,再依照表针的位置进行读数。图乙中按照接线柱确定是按0~0.6A阻值进行读数,对应的分度值为0.02A,因而读数为0.2A+0.02A×6=0.32A。
(2)电路的错误通常都是电压表、电压表和滑动变阻器联接错误。先看电压表,是串联联接没错,从图乙看阻值也没错,但电压是从负接线柱流进,这是不正确的。再看滑动变阻器,接线方式其实错误,这样接入电路的是它的最大内阻,联通滑片内阻不变。电流表是并联联接,正负接线柱联接正确,但阻值过大,由于电源电流不超过3V,选小阻值检测结果要相对确切些。
答案:(1)0.32;5。
(2)①电流表的正负接线柱接反了;
②把滑动变阻器的内阻线两端接入电路,难以改变阻值大小;
③电压表的阻值选大了。
2.化学课上老师请朋友们设计一个检测未知内阻Rx的实验,各组朋友都提出了自己的设计方案,下述是两组朋友的设计情况。
(1)甲组朋友决定采用伏安法,请你在实线方框帮他画出实验电路图。并说明所需检测的化学量:①;②;
(2)乙组朋友设计了不同的方案,经讨论后朋友们达成共识,设计的电路如图15,以下是她们的实验操作步骤:
①按电路图联接好实物电路。
②。
③。
(3)请你用所测化学量写出两种方案未知内阻Rx的物理表达式:
甲组:Rx=。乙组:Rx=。
剖析与解:本题同时考查了伏安法测内阻和只用一只电压表测内阻两种不同的内阻检测方式。在伏安法测内阻的电路图中,要用一只电流表和一只电压表分别来测未知内阻的电流和电压,非常是别忘了串联一只滑动变阻器,须要检测的化学量是未知内阻的电压和电流。只用一只电压表来测内阻,电源电流未知,假如只测出一次电压值,难以求出未知阻值的阻
值,我们可以设法测出两次电压值,分流公式解出未
知内阻Rx的电阻。具体做法是:先断掉开关,读出电
流表的示数为I1;再闭合开关,读出电压表的示数为I2,再依照分流公式求出Rx和电源电流U。答案:(1)如图16
①未知内阻两端的电流U;
②通过未知内阻和电压I。
(2)②断开开关,读出电压表的示数为I1③闭合开关,读出电压表的示数为I2
(3)U/I;I1R0/(I2-I1)。
3.要测一个电阻未知的内阻Rx的电阻.提供的器材:电源(电流不变)、两个开关、一个电压表、一个已知电阻为R0的定值内阻和若干条导线。请你想办法测出Rx的电阻,要求只需联接一次电路即可,写出你设计的实验方案。
剖析与解:本题考查了只用一只电压表测内阻的方式。只用一只电压表来测内阻,电源电流未知,假如只测出一次电压值,难以求出未知阻值的电阻,我们可以设法测出两次电压值,再借助并联分流公式解出未知内阻Rx的电阻;或电源电流一定,借助局部漏电,列举方程。
答案:[1]电路图(见图17):
[2]实验步骤:
(1)根据电路图联接好电路
(2)闭合开关S1,断掉S2,记下电压表示数I1
(3)闭合开关S2,断掉S1,记下电压表示数I2
(4)整理实验器材。
[3]待测内阻Rx的表达式:(也可以:)
[1]电路图(见图18):
[2]实验步骤:
(1)根据电路图联接好电路
(2)只闭合开关S1,记下电压表示数I1
(3)开关S1、S2都闭合,记下电压表示数I2
(4)整理实验器材。
[3]待测内阻Rx的表达式:4.如今要测定标有“3.6V0.32A”灯泡正常发光时的钨丝阻值,给你的器材如下:开关
一只,导线若干,4.5V和6V的电源各一套(电源电流恒定),阻值为0.6A、3A的电压
表和3V、15V的电流表各一只,“52A”和“101A”的滑动变阻器各一只。检测时
电表示数必须超过所用阻值的一半。
(1)应选择电流为的电源;
(2)电压表阻值应选择;
(3)电流表阻值应选择;