關鍵詞 : 測量電阻、 分壓式接法、 限流式接法、
伏安法、正比法、 半偏法、 替代法
在高中電學實驗教學或複習時，利用中學現有的儀器及學生所掌握的相關知識，可以設計多個測量電阻rx的電路，可是學生最頭痛的就是這些測量電阻的電路不知如何設計，面對眼前各種儀器(如電壓表、電流錶、滑動變阻器、電阻箱、電源、開關等)，學生措手無策 ，不知如何選器材、設計電路。究其原因，是學生還未掌握好測量電阻的原理、設計測量電路的思路，尤其是新課改的今天，更要求培養學生具有應用理論知識去解決實際問題的知識遷移能力，它是源於教材、高於教材。下面談談如何培養學生設計測量電阻的思路一、 相關知識的準備
1、儀表讀數原則：
對電壓表、電流錶、歐姆表進行讀數時，為減少讀數誤差，必須遵循相關讀數原則：讀數時,指標必須在刻度盤的**左右。所謂「**左右」一般指：
中間部分刻度約佔全部刻度的三分之一，那種在左端或右端刻度讀數都是不可取的。
2、滑動變阻器的接法.
在電學實驗中,滑動變阻器的接法有兩種：一種是限流式接法，如圖1 示；另一種是分壓式接法，如圖2示。其中r是滑動變阻器的最大阻值，rx是被測電阻。
限流式接法的優點是，電路簡單，電流變化範圍受r限制，對穩定電流有好處，缺點是rx兩端電壓變化範圍不大，受限制；分壓式接法的最大優點是兩端電壓變化範圍大，可達0 ～ e。
如何應用這兩個接法測量rx呢？可採用比較電阻的方法粗略判斷。為確保不違反儀表的讀數原則，當r >rx 時，取限流式接法；當r < rx時，取分壓式接法；當r = rx時，兩種接法都可以，但最好還是分壓式接法。
3、用伏安法測電阻時，有安培表內接法和外接法之分。若rx>> ra，且rx與rv相當時，可用安培表內接法；若rx<< rv，且rx與ra相當時，可用安培表外接法；若rv >>rx>> ra時，用安培表內接法、外接法都可以。其中 「>>」符號是指遠遠大於，在這裡一般指超過100倍以上即可。
二,測量電阻的方法
如果按測量電阻的常用原理來分有：伏安法(也叫歐姆定律法)、正比法、半偏法和替代法；如果按使用的測量儀表來分有：伏安法、電壓表測電阻法、電流錶測電阻法。
不同的測量原理、不同的測量儀表，設計測量電路的思路也不同。下面按使用測量儀表的分類來論述測量電阻的方法。
1、伏安法測電阻rx
伏安法測rx的原理是，用安培表把流過rx的電流i測出來，用電壓表把rx兩端電壓ｕ測出來，再根據歐姆定律(rx = ｕ／i）將rx求出來。
根據這一原理，在設計測量電路時，必須有電壓表和安培表，同時還要滿足三個條件：第一，選好電壓表、安培表的量程，量程太大或太小，都會違反讀數原則；第二，正確選擇好安培表的內、外接法；第三，確定滑動變阻器的限流式接法或分壓式接法。此外，在選擇各種儀器時，還要考慮儀器所能承受的最大電壓、電流及電功率，這一點學生最容易忽視的。
例１、 測乙個阻值約為250kω的電阻,備有下列器材：
a、電流錶(量程100μa，內阻2kω )
b,電流錶(量程500μa，內阻300ω)
c,電壓表(量程10v，內阻100kω )
d,電壓表(量程50v，內阻500kω )
e,直流穩壓電源(電動勢15v，允許最大電流為1a)
f,滑動變阻器(最大電阻為1kω ，額定功率為1w)
g,導線若干
(1)電流錶應選電壓表應選2)畫出測量rx的電路原理圖。
分析：①儀器選擇：流過rx的最大電流i=15v／250kω=60μa ，rx兩端最大電壓接近15v，根據讀數原則,電流錶選a，電壓表選c。
②伏安法採用安培表內接法，原因是rx>>ra。③因rx>r，滑動變阻器採用分壓式接法。綜合以上情況，測量電阻電路的設計思路如圖3示。
2、電壓表測電阻rx的方法
該電路特點是，測量電阻時只能使用電壓表，再配備電阻箱或滑動變阻器，它的測量原理有：正比法和半偏法。正比法是指,，將被測電阻rx跟乙個已知電阻ro串聯(ro可以是電阻箱或電壓表內阻rv)，根據串聯電路特點，電壓與電阻成正比,即rx／ro = ux／uo再通過簡單計算, rx可測出。
半偏法是指，將被測電阻rx跟乙個電阻箱串聯,當rx、ro兩端電壓相等或都是電壓表滿偏的一半時，可認為rx = ro ，則rx可測出。其實，這兩個測量原理是大同小異，不同的是，正比法要經過計算才能得出rx值，而半偏法是直接讀數即可知道rx值。
根據該方法的測量原理，在設計測量電路時，要充分利用電路的測量特點進行設計。比如,使用正比法測rx時，rx值與ro值要相當才能串聯測量；若ro>>rx時,則不能串聯測量，同時rx、ro兩端電壓要已知。使用半偏法測rx時，一般配有電阻箱與rx串聯、讀數，且串聯電路兩端總電壓保持不變。
請看以下兩個例子。
例2、用以下儀器，盡可能精確地測量待測電阻rx的阻值：
a．電動勢約2v左右，內阻r<1ω 的電源乙個；
b．內阻rv=30kω ，最大量程為3v的電壓表乙個；
c．電阻在10kω ～ 20kω 範圍內的待測電阻rx乙個；
d、開關乙個，導線若干條.
（1）、畫出測量電阻rx阻值的實驗電路圖。
(2)、寫出待測電阻rx的表示式。
(3)、rx的阻值在10ω ～20ω 範圍內時,還能用這種方法測量嗎?
分析：題中被測電阻rx與電壓表內阻rv相當，且rv >> r，故rx與電壓表串聯，並且串聯電路總電壓不變，等於電源電動勢e，但由於電動勢是約數，還需用電壓表準確測出電動勢e。綜合以上情況，其測量電阻rx電路的設計思路如圖4示。
當k閉合時，電壓表讀數u1 = e，k斷開時，電壓表讀數為u2，則rx兩端電壓為e – u2，由正比法得：rx／rv = （e –u2）／u2 ，得rx = (e –u2)*rv/ u2
如果rx的阻值在10ω ～20ω內時，則rv>>rx，總電壓幾乎全集中在rv上，此時，將無法使用正比法。.
例3、現要求使用如下器材測量電阻rx ：理想電壓表①乙隻 ，電源e乙個(e 略大於電壓表量程，r不能忽視) ，電阻箱ro(0 ～ 9999ω)乙隻，被測電阻rx (約1kω)乙隻，滑動變阻器r(0 ～20ω)乙隻，開關乙個，導線若干。①畫出測量電阻rx阻值的實驗電路圖。
②寫出待測電阻rx的表示式。
分析：因電壓表是理想的，故rv視為無窮大， 電壓表不能與rx串聯，只能併聯。滑動變阻器r若採用限流式接法，既不能用伏安法測量,也不能用正比法,故只能採用分壓式接法,且電阻箱 ro 與rx串聯時才有機會測量rx , 綜上所述,測量rx的電路可償試採用半偏法 ,其設計思路如圖5所示：
實驗步驟:a)先把ro 調到零,r調到最左端,閉合k
b)移動r ,使① 表滿偏。
c)r 不動,調節ro ,使①表半偏,則ro = rx .
3.安培表測電阻rx的方法
該電路特點是，測量電阻時只能使用電流錶,沒有電壓表,再配備電阻箱、滑動變阻器.其測量原理有:歐姆定律法(即rx = u／i ) 、替代法.
歐姆定律法是指,利用安培表①測出流過rx的電流 ,在測rx兩端電壓時,又不能使電壓表,故還需乙個電流錶①與電阻箱串聯,構成乙個電壓表.替代法是指,測量電路中只有乙個電流錶,需用另乙個電阻箱的讀數代替rx值 ,因此 , rx與電阻箱併聯,若流過它們的電流相等,則ro = rx .
根據該方法的測量原理和電路特點,在設計測量電路時,若採用歐姆定律法,則rx與安培表①串聯,再與電流錶①併聯；若採用替代法,則rx與ro併聯 ,通過開關控制, 調節ro ,讓流過它們的電流相等, 則電阻箱讀數就是rx值,請看以下二個例子.
例4 .實驗器材有:被測電阻rx約100ω,安培表①(量程0～ 0.
1a ,ra=2ω),靈敏電流計①(滿偏ig=100μａ,rg=100ω),電阻箱ro,滑動變阻器r,電源電動勢約3v ,單刀開並乙個,導線若干.現要求: (1)畫出測量電阻rx的電路圖.
(2)寫出測量rx值的表示式.
分析:根據題中提供的儀器,測量方法將無法採用替代法,最好採用歐姆定律法 ,故rx與安培表①串聯,測出流過rx的電流ia ,為獲取rx兩端電壓,可將靈敏電流計①與電阻箱ro串聯,另外,為提高電壓調節範圍,滑動變阻器採用分壓式接法.綜上所述情況,測量電阻rx電路的設計思路如圖6示.
測量時,為遵守儀表的讀數原則, ro值取29kω,同時調節r ,使靈敏電流計①恰好滿偏,則rx＋ra=ig(rg+ro )／ia ,
故rx= ig(rg+ro )／ia - ra 。
例五.要測出乙個未知電阻的阻值rx ,現有如下器材:讀數不准的電流錶a、定值電阻ro、電阻箱r1、滑動變阻器r2、單刀單擲開關s1、單刀雙擲開關s2、電源和導線 .
(1)畫出實驗電路圖,並在圖上標出你所選用器材的**.
(2)寫出主要的實驗操作步驟.
分析:因電流錶讀數不准,採用歐姆定律法測量rx行不通,故只能採用替代法,利用單刀雙擲開關s2 ,讓通過rx 、r1電流相同,故測量rx電路的設計思路如圖7示. 操作步驟.:
a) r2調至最大,s2接1,閉合s1 . b)調節r2 ,使電流錶指標指在恰當位置. c) r2不動, r1調至最大, s2接2.
d)調節r1 ,使電流錶指標指在原位置,則rx= r1 .
電阻測量的方法
近幾年高考中的實驗題絕大部分集中在恆定電流一章，其中又主要表現為對電阻測量的考查。電阻的測量分為兩大類，一類是對純電阻的測量，另一類是對電表內阻的測量。本文對其測量方法一一歸類分析。一 純電阻的測量 1.伏安法 這是同學們最為熟悉的方法，在此不再贅述。2.電橋法 如圖1所示，r1 r2為定值電阻，r...
測量電阻的常用方法
測量電阻是初中物理教學的最重要的實驗之一,也是考察學生能力的重要命題熱點之一。通過近幾年中考試題我們就會發現,測量電阻方法多種多樣,其應用的原理和計算方法也不盡相同,而電路圖的設計更是靈活多變,如果學生對該部分知識不加以總結 消化的話,就會在做題時容易出錯 造成不必要的丟分現象,因此電阻的測量看似簡...
常見的測量電阻的方法
測量電阻的常用方法 一 知識準備 一 三個電表的使用 1.電壓表 理想電壓表 內阻,相當於斷路，只能併聯在電路中。實際電壓表 內阻為有限值，一般併聯在電路中，特別情況下可串聯在電路中。已知內阻的電壓表，可以當作電流錶使用，電流值 2.電流錶 理想電流錶 內阻,相當於短路，只能串聯在電路中。實際電流錶...