高二物理用巧妙的方法测定电阻值
用巧妙的方法测定电阻值 1.方案一:替代法
用滑动变阻器与直流3V电源组成分压器输出电路,再串入未知电阻RX和微安表,如图(二)4.8-1,调节分压器使微安表满偏。再以电阻箱R替代RX,
调节R使微安表再次满偏,则RX=R。
这个实验的误差比较大,你可以试一试,先调R到你认为表头指针已至满刻度为止,然后从该电阻箱的X0.1挡旋钮调起,看着旋转该档旋钮时,表头指针偏移是否能被你察觉,如不能再调X1挡,再不能就调X10挡,如此你就可以估计测R的误差。这项误差并不是电阻箱不准确造成的,也不是表头指针损坏卡住造成的,主要是测量灵敏度不高造成的。你可以估算一下,设微安表的内阻为1000欧,未知电阻为10欧,满偏电流为50微安,则电路输出电压为=I(RX+Rg)=0.505伏,若替代电阻调至20欧,RX+R=1020欧,电路中的电流将变为 I=U(RX+Rg)=0.505/1020=49.5(μA)表头指针的这一点变化有时很
难察觉,而误差已达到100%。
方案二:用微安表作电压表用电路如图(二)4.8-2,首先把微安表并联在RX两端,调节R接近RX,合上开关,再调节R0,使微安表接近满偏,然后把微安表并联在R两端,调节R使微安表读数与它并联在RX两端时接近相等,反
复调节R和R0,直到两次微安表读数相同时,则
RX=R0
在这个方案中,由于微安表内阻Rg>>RX,因此可以把它作为电压表用,并联在电阻两端,通过微安表的电流Ig与UR成正比。另外,由于表头内阻不为无穷大,必然会产生一定的系统误差,本方案采用了反复调节R和R0的措施,使URX
=UR,即取RX=R的实验条件,从而消除了此项误差。
2.实验电路如图(二)4.8-3所示。处理数据有两种方法:
方案一:半偏法
首先将电压表并联在电池两端,直接读出路端电压,U≈E(RV>>r)。
再按图(二)4.8-3电路连接,调节R使电压表读数为U/2,则电压表的
内阻RV=R,这一点读者是不难证明的。
方案二:图象法
当电源内阻,r
由上式可以看出,1/U与R的关系为线性函数关系,当1/U→0时R=-RV。
通过实验改变R,得出一组U值再作1/U-R的图象,如图(二)4.8-4
所示,反向延长图线,找出与R轴的交点A,则
。
3.用惠斯通电桥测出电阻是运用了平衡电桥的原理,即平衡时通过检流计的电流为零,由此导出待测电阻与桥臂电阻的比例关系。电桥平衡时还有一个特性,即接通和断开检流计的按键,都不会改变电路的状态,桥臂中的电流没有变
化,利用这一特性,就可以解决我们提出的问题。
实验电路如图(二)4.8-5所示,R1为电阻箱,R2,R3为沿线电桥的两部
分电阻线。R0和R0′为两只滑动变阻器,一只按分压器电路连接,一只按限流器
电路连接,以便于作细微调节。 实验时,调R0使输出较小的电压,将C点调至电桥滑线的中点,调R1使其与RX的范围相近,再接通S和S1,反复调R1,使S1接通前后,察觉不出微安表的读数变化。然后,逐渐提高分压器输出电压,使微安表的读数接近最大值,再反复调R1,使微安表读数在S1接通前后仍不发生变化。根据电桥平衡原理可得
RX=R1 4.实验方法:
实验电路如图(二)4.8-6所示,其实验操作方法,可按下列步骤进行。
(1)S2断开,S1接d时,记录电流表的读数为I1。 (2)S1断开,S2接a时,记录电流表的读数为I2。
(3)S2断开,S1接b时,记录电流表的读数为I;或S1接d,S2接a,记录
电流表的读数为I′。
(4)根据公式
便可求出未知电阻RX的阻值。实验原理:
设蓄电池的电动势为E,内阻为r,电流表的内阻为rA。
(1)当S2断开,S1接d时,其电路图如图(二)4.8-7所示,由E,rA,
S1,R0组成串联电路,根据闭合电路的欧姆定律,列方程:
(2)当S1断开,S2接a时,其电路图如图(二)4.8-8所示,由E,rA,
RX,S2组成串联电路,可列方程:
(3)当S2断开,S1接b时,其电路如图(二)4.8-9所示,由E、rA、RX、
S1、R0共同组成串联电路,可列方程:
(4)当S1接d,S2接a时,其电路图如图(二)4.8-10所示,由R0、Rx
并联后,再与电源E和电流表串联,由此可列方程:
(5)由(1)、(2)、(3)三式解得待测电阻:
或由(1)、(2)、(4)三式解出
即可得出未知电阻RX的数值。
想想看,本实验中,导线的电阻和电流表的内阻对测量结果有影响吗?为什
么?
5.实验方法:
(1)把收录机接入照明电路,收录机调谐到某一报时电台,在电台第一次报时信号到第二次报时信号的时间间隔Δt内,从电度表上记下它所消耗的电能
W1。 (2)再把电炉与收录机并联,当收录机与电炉同时正常工作时,记下该两
用电器在电台报时的两信号间隔时间Δt内,所消耗均电能W2。
(3)根据公式
便可测出电炉正常工作时的电阻。
实验原理:
设收录机的功率为P1,电炉的功率为P2、照明电路的电压为U。列方程:
由(1)、(2)解出电炉的功率:
根据公式
可求出电炉正常工作时的电阻
(其中U=220伏特,Δt为半小时或1小时)。
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