淺議電阻測(cè)量方法

閆瑾

【摘要】物理實(shí)驗(yàn)不僅能激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的興趣，鞏固所學(xué)的物理概念和規(guī)律，更是培養(yǎng)動(dòng)手能力和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的重要手段。其中，電阻的測(cè)量是高考物理實(shí)驗(yàn)中重要考點(diǎn)之一，本文通過(guò)介紹測(cè)電阻的基本方法，希望同學(xué)們起到融會(huì)貫通、舉一反三的效果。

【關(guān)鍵詞】測(cè)量；電阻

電阻的測(cè)量是高考物理實(shí)驗(yàn)中重要考點(diǎn)之一，電阻測(cè)量方法很多，而近年來(lái)高考對(duì)電阻測(cè)量的考查不僅僅限于課本介紹內(nèi)容，因此掌握一些典型的測(cè)量方法就可起到融會(huì)貫通、舉一反三的效果。

一、電阻的基礎(chǔ)知識(shí)

電阻：導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用就叫電阻。電阻公式：R=U/I，R與導(dǎo)體兩端的電壓U，通過(guò)導(dǎo)體的電流I無(wú)關(guān)。決定電阻的因素：R=ρL/S電阻R由導(dǎo)體的材料，長(zhǎng)度，橫截面積決定，受溫度影響。

二、測(cè)電阻的方法

1、粗測(cè)法——?dú)W姆表測(cè)電阻

測(cè)電阻最直接的方法就是用多用電表的歐姆擋直接測(cè)量。但是一般用歐姆表測(cè)量只能進(jìn)行粗測(cè)，為下一步的測(cè)量提供一個(gè)參考依據(jù)。

（1）電路組成

（2）測(cè)量原理

兩表筆短接后調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏，得Ig=E/（r+Rg+Ro），接入被測(cè)電阻Rx后通過(guò)電表的電流為Ix=E/（r+Rg+Ro+Rx）=E/（R中+Rx），由于Ix與Rx對(duì)應(yīng)，因此可指示被測(cè)電阻大小。

使用方法：機(jī)械調(diào)零、選擇量程、歐姆調(diào)零、測(cè)量讀數(shù){注意擋位（倍率）}、撥off擋。

注意事項(xiàng)：在使用歐姆表測(cè)電阻時(shí)，為了減小誤差，應(yīng)使指針盡量指在中間（中值電阻）刻度附近（歐姆表刻度不均勻，中值電阻附近刻度相對(duì)均勻）。在測(cè)量過(guò)程中，每換一次擋必須重新進(jìn)行調(diào)零。歐姆表中的電池用久了，其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都要發(fā)生變化，測(cè)量值也會(huì)有較大的差別。因此歐姆表只能用來(lái)粗略地測(cè)量電阻。（若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測(cè)上述Rx，其測(cè)量結(jié)果與原結(jié)果相比變大。）

2、伏安法測(cè)電阻

伏安法（又稱伏特測(cè)量法、安培測(cè)量法）是一種較為普遍的測(cè)量電阻的方法，通過(guò)利用歐姆定律：R=U/I來(lái)測(cè)出電阻值。因?yàn)槭怯秒妷撼噪娏鳎越蟹卜ā?/p>

（1）電路組成：內(nèi)接法；外接法

（2）測(cè)量原理

歐姆定理或由I=U/R，得R=U/I；電阻=電壓除以電流；R為導(dǎo)體的電阻（單位歐姆Ω），U為導(dǎo)體兩端的電壓（單位伏特V），I為通過(guò)導(dǎo)體的電流（單位安培A）。

（3）測(cè)量電路的方法

①阻值比較法：先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻（阻值為近似值）進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。簡(jiǎn)單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。

②臨界值計(jì)算法時(shí)，用電流表外接法：時(shí)，用電流表內(nèi)接法。

③實(shí)驗(yàn)試探法

在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，如果待測(cè)電阻的值（大約數(shù)值）未知，電流表和電壓表的內(nèi)阻值也不知道，這時(shí)可以采取試觸法判定電流表的連接方式。如圖所示。將電壓表的左側(cè)接線柱分別接在a點(diǎn)、b點(diǎn)，如果電壓表示數(shù)變化較明顯，則Rx屬于小電阻，采用外接法；如果電流表的示數(shù)變化較明顯，則Rx屬于大電阻，采用內(nèi)接法（這里所說(shuō)變化大是指相對(duì)變化，即的大小關(guān)系）。

若電流表內(nèi)阻已知，電壓表內(nèi)阻未知或約為多少，則可以采用內(nèi)接法，此時(shí)可消除電流表分壓帶來(lái)的系統(tǒng)誤差，且；若電壓表內(nèi)阻已知，電流表內(nèi)阻未知或約為多少，則可采用外接法，此時(shí)可消除電壓表分流帶來(lái)的系統(tǒng)誤差，且（U、I為電壓表、電流表的讀數(shù)，RA為電流表的內(nèi)阻，RV為電流表的內(nèi)阻）。

（4）對(duì)傳統(tǒng)伏安測(cè)量法的改進(jìn)

不論采用外接法還是內(nèi)接法，當(dāng)電表內(nèi)阻不是理想情況下都存在系統(tǒng)誤差，是否可以消除這種系統(tǒng)誤差呢？按圖示電路測(cè)量可消除系統(tǒng)誤差（S是單刀雙擲開(kāi)關(guān)，R是阻值已知的定值電阻，利用該電路測(cè)量未知電阻Rx時(shí)，可以消除因?yàn)殡姳韮?nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差）。具體操作如下：

①電鍵合至A，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R0，使得電壓表、電流表有一個(gè)合適的讀數(shù)U、I1；

②電鍵合至B，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R0，并使得電壓表的示數(shù)保持不變，仍為U，電流表的讀數(shù)I2；

③用定值電阻R以及測(cè)量數(shù)值表示的利用下面公式可算出測(cè)量值。

（5）電表非常規(guī)接法

指電表在使用過(guò)程中不按常規(guī)的接法。我們先來(lái)認(rèn)識(shí)磁電式電表的表頭，基本的原理是通電線圈在磁場(chǎng)中受安培力作用而偏轉(zhuǎn)。表頭有一滿電流Ig和電阻Rg，通過(guò)改裝后成為電流表和電壓表。即已知內(nèi)阻的電流表可作電壓表使用，已知內(nèi)阻的電壓表可以作為電流表使用，因此電流表可以測(cè)電流，也可以測(cè)電壓；反之電壓表也可測(cè)電流。

①“安—安”法測(cè)電阻：電壓表不符合要求或沒(méi)有則可用符合要求的電流表來(lái)替代電壓表。

②“伏—伏”法測(cè)電阻：電流表不符合要求或沒(méi)有則可用符合要求的電壓表來(lái)替代電流表。

3、等效替代法測(cè)量

在電路中，將電阻R1換成R2，若電路中的電流或電阻兩端電壓保持不變，則電阻R1=R2。在測(cè)量電路中，記下通過(guò)被測(cè)電阻Rx的電流I或被測(cè)電阻兩端的電壓U，將被測(cè)電阻換成變阻箱，調(diào)節(jié)變阻箱的電阻，使通過(guò)變阻箱的電流I′=I，或使變阻箱兩端的電壓U=U，這時(shí)變阻箱的讀數(shù)R就是被測(cè)電阻的阻值。根據(jù)此原理，我們可以利用電流表和變阻箱找電流相等（如圖甲），也可以利用電壓表和變阻箱找電壓相等（如圖乙）。

物理實(shí)驗(yàn)不僅能激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的興趣，鞏固所學(xué)的物理概念和規(guī)律，更是培養(yǎng)動(dòng)手能力和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的重要手段。隨著新課標(biāo)的實(shí)施，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊笤絹?lái)越高，測(cè)量電阻方法上的創(chuàng)新對(duì)拓展同學(xué)們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力是相當(dāng)有益的。縱觀以上測(cè)量電阻的幾種方法，可歸納為：

1、測(cè)電阻兩端電壓；2、測(cè)流過(guò)該電阻的電流；3、利用求出電阻。

利用這幾種方法不僅可以測(cè)出未知電阻，還可以在電學(xué)計(jì)算中用此方法計(jì)算電阻。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 趙正權(quán). 完全補(bǔ)償法測(cè)量電阻及誤差分析[J]. 大學(xué)物理， 2005（09）.

[2] 孫敬黨. 談伏安法測(cè)電阻[J]. 中學(xué)物理， 2000（01）.

[3] 李和新. 常用的電阻測(cè)量方法[J]. 中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)）， 2011（08）.

[4] 華興恒. 兩個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析[J]. 青蘋果， 2010（07）.