第十二章電能

能量守恒定律電學實驗——測電阻的方法18學習目標21、掌握用半偏法測電阻的方法2、知道電橋平衡原理3、掌握用替代法測電阻的方法4、掌握伏安法測電阻的方法一、半偏法——限流式測電流表內(nèi)阻。1.原理圖：2.實驗步驟：（1）只閉合S1，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表讀數(shù)滿偏。（2）保持滑片位置不變，再閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱R'，使電流表讀數(shù)半偏。（3）讀出的R值，則Rg=R'3.誤差分析分析：R并比Rg小些，干路中的電流I增大了，所以，當電流表的讀數(shù)半偏時，通過R'中的電流大于I/2，所以R'小于Rg.誤差：Rg測<Rg真一、半偏法——限流式測電流表內(nèi)阻4.器材的選擇：（1）R>>Rg，一般為100倍以上；（2）R是變阻器或變阻箱，R'是電阻箱阻值與Rg相當。（3）電源電動勢要適當大些。擴展與延伸：用右圖測定電流表內(nèi)阻，先調(diào)節(jié)變阻器，使電流表的讀數(shù)滿偏。（1）再保持滑片P位置不變，再閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的讀數(shù)達到滿刻度的三分之一，R'與Rg有什么關(guān)系？Rg=3R'Rg=2R’（2）保持滑片P位置不變，再閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的讀數(shù)達到滿刻度的四分之一，R'與Rg有什么關(guān)系？一、半偏法——限流式測電流表內(nèi)阻。二、半偏法——分壓式測電壓表內(nèi)阻。1.原理圖：2.步驟：（1）將R0電阻調(diào)到零，閉合S、調(diào)節(jié)變阻器，使電壓表的讀數(shù)滿偏。（2）保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)R0，使電壓表讀數(shù)半偏.（3）讀出的R0值，則Rv=R0二、半偏法——分壓式測電壓表內(nèi)阻。分析：R0與RV的串聯(lián)值比RV大些，干路中的電流I減少了，所以，R0與RV串聯(lián)支路的電壓增大了，當電壓表的讀數(shù)半偏時，R0中兩端的電壓大于U/2，所以R0大于RV.誤差：RV測>RV真。3.誤差分析4.器材的選擇：（1）R<<RV；（2）R是變阻器或變阻箱，R0是電阻箱，阻值與RV相當

用右圖測定電壓表內(nèi)阻，先調(diào)節(jié)變阻器，使電壓表的讀數(shù)滿偏。（1）再保持滑片P位置不變，調(diào)節(jié)R0，使電壓表讀數(shù)達到滿刻度的三分之二，R0與RV有什么關(guān)系？（2）保持滑片P位置不變，調(diào)節(jié)R0，使電壓表讀數(shù)達到滿刻度的四分之一，R0與RV有什么關(guān)系？RV=2R0擴展與延伸：二、半偏法——分壓式測電壓表內(nèi)阻。R0=3RV半偏法測電阻方法總結(jié)大壓大（大阻值用分壓式半偏法測量值偏大）小流小（小阻值用限流式半偏法測量值偏?。┱{(diào)節(jié)電阻箱R2，令靈敏電流計讀數(shù)為零時，Uab＝0，相當于a、b間斷路，此時φa＝φb，則有

IR1＝I′R3，IR2＝I′R4，得R2/R1＝R4/R3所以知道其中任意三個電阻就可以求出第四個電阻的阻值。三、電橋平衡測電阻1.原理圖：CdII’【典例精練】(1)某實驗小組的同學利用圖甲所示的電路探究并聯(lián)電路中各點電勢的關(guān)系，已知R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，R4＝40Ω，電源的電動勢為E＝10V，內(nèi)阻不計，且電源負極端接地。由此可得a、b兩點間電勢差為Uab＝________V，如果在a、b兩點間接一個電阻，則有電流從________點流向________點。(后兩空填“a”或“b”)三、電橋平衡測電阻(2)該實驗小組同學又設(shè)計了圖乙的電路來測量電阻Rx的阻值，其中R為電阻箱，G為靈敏電流計。①請按圖乙的實驗原理圖完成圖丙中實物電路的連線。②實驗時，先調(diào)節(jié)電阻箱，使電阻箱的阻值為R1，閉合開關(guān)，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的位置，使通過靈敏電流計的電流為零；斷開開關(guān)，保持滑動變阻器的滑片所處位置不變，交換電阻箱與待測電阻的位置。閉合開關(guān)，然后反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱，使靈敏電流計的示數(shù)再次為零，記下此時電阻箱的阻值R2；則待測電阻的阻值為Rx＝________。(用題中已知量的字母表示)【答案】

(1)2

a

b

(2)①圖見解析②

三、電橋平衡測電阻實驗原理與操作

實驗時先連入某待測電阻，記下電路中電表的讀數(shù)，然后把待測電阻換成電阻箱，調(diào)整電阻箱，使電路中電表的讀數(shù)與原來一樣，這樣的電阻箱便是待測電阻的阻值．R0·RXA···S1S2+P·R0VS1RX··S2+用電阻箱和電流表測量用電阻箱和電壓表測量四、替代法測電阻【典例精練】為了測定電阻的阻值，實驗室提供下列器材：待測電阻Rx(阻值約100Ω)、電阻箱R0(0～999.9Ω)、滑動變阻器R、電流表A(量程0.6A)、電壓傳感器、直流電源E(內(nèi)阻可忽略)、開關(guān)、導線若干。甲同學設(shè)計了如圖(a)所示的電路進行實驗。(1)根據(jù)電路圖(a)，在圖(b)中用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接。四、替代法測電阻四、替代法測電阻[答案]

如圖所示(2)實驗操作時，先將滑動變阻器的滑片P移到c端，再接通開關(guān)S；保持S2斷開，閉合S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電流表指針偏轉(zhuǎn)至某一位置如圖(c)所示，記下此時的電流I＝_______A。斷開S1，使滑動變阻器R的阻值_______(填“不變”或“改變”)，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值在100Ω左右，再閉合S2，調(diào)節(jié)R0使得電流表示數(shù)仍為I時，R0的讀數(shù)即為Rx的阻值。0.40

不變四、替代法測電阻(3)乙同學利用圖(d)所示電路進行實驗，改變電阻箱R0的阻值，從電壓傳感器獲得相應(yīng)的電壓U，作出U(1)－R0關(guān)系圖像如圖(e)所示，圖線的縱軸截距為b，斜率為k，則電阻Rx的阻值為_____。若電源內(nèi)阻不可忽略，用此方法得到的測量值_______(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。大于k/b四、替代法測電阻[解析]

(1)根據(jù)電路圖連接實物圖如圖所示；(2)根據(jù)圖中偏轉(zhuǎn)指針對應(yīng)的數(shù)據(jù)和電流表量程可以讀出示數(shù)為0.40A；由于本實驗采用的是等效法，兩次操作應(yīng)保證滑動變阻器接入電路的阻值不變；法一：伏安法測電阻（測金屬絲電阻率已經(jīng)介紹過)法二、安安法若電流表內(nèi)阻已知，則可將其當作電流表、電壓表以及定值電阻來使用。(1)如圖甲所示，當兩電流表所能測得的最大電壓接近時，如果已知A1的內(nèi)阻R1，可測得A2的內(nèi)阻R2＝I1R1/I2。五、伏安法測電阻五、伏安法測電阻法三：伏伏法若電壓表內(nèi)阻已知，則可將其當作電流表、電壓表和定值電阻來使用。(1)如圖