電阻測(cè)量一定遵循“大內(nèi)小外”的原則嗎?

陳 俊

(南京市第九中學(xué)，江蘇 南京 210018)

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量電阻是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中最基礎(chǔ),也是最重要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,很多電學(xué)實(shí)驗(yàn)都是圍繞如何測(cè)量電阻展開(kāi)分析和討論的．在實(shí)驗(yàn)中,主要涉及到電學(xué)實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)電路的分析和選擇問(wèn)題——控制電路和測(cè)量電路．控制電路中主要是討論滑動(dòng)變阻器是以限流接法還是分壓接法接入到電路中;而測(cè)量電路主要討論電流表內(nèi)外接法的選擇問(wèn)題．在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中,通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析和歸納,在電流表內(nèi)外接法的問(wèn)題上,總結(jié)出“大內(nèi)小外”的口訣．這個(gè)口訣可以幫助學(xué)生很方便、快捷地解決電流表內(nèi)外接法的問(wèn)題,提高了學(xué)生的應(yīng)試能力．但是在遇到一些需要深入思考和討論的問(wèn)題時(shí),如果僅僅是依靠死記硬背記下來(lái),不能學(xué)會(huì)根據(jù)題目的變化靈活分析,往往就走入到解題的誤區(qū)．

1 電阻測(cè)量中“大內(nèi)小外”的口訣

如果考慮到電壓表和電流表的電阻對(duì)電路的影響,那么測(cè)量電阻的電路就有兩種,根據(jù)電流表位置的不同,分別稱(chēng)為內(nèi)接法(如圖1所示)和外接法(如圖2所示)．

圖1 電流表內(nèi)接法 圖2 電流表外接法

學(xué)生記住了這個(gè)結(jié)論,在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的解答中,對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題基本上都能快速地得出結(jié)論．但是在遇到下面這道題的時(shí)候,基本上所有的學(xué)生都沒(méi)有能得出正確答案．經(jīng)過(guò)跟學(xué)生溝通交流,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“大內(nèi)小外”的口訣印象深刻,沒(méi)有認(rèn)真審題,幾乎不假思索地就給出了答案,導(dǎo)致出現(xiàn)了問(wèn)題.

2 題目重現(xiàn)

例題.有一金屬電阻絲的阻值約為20 Ω,現(xiàn)用以下實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量其電阻率:

(A) 電壓表V1(量程0～15 V,內(nèi)阻約1 kΩ).

(B) 電壓表V2(量程0～3 V,內(nèi)阻約100 Ω).

(C)電流表A1(量程為0～0.6 A,內(nèi)阻約為0.5 Ω).

(D) 電流表A2(量程為0～200 mA,內(nèi)阻約為5 Ω).

(E) 滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0～1 kΩ,允許最大電流0.2 A).

(F) 滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0～20 Ω,允許最大電流1.0 A).

(G) 螺旋測(cè)微器.

(H) 電池組(電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)電阻0.5 Ω).

(I) 刻度尺.

(J) 開(kāi)關(guān)1個(gè)和導(dǎo)線若干.

企業(yè)一味追求當(dāng)前銷(xiāo)售額的最大化，盡管為鼓勵(lì)債務(wù)人按時(shí)還款提出了很多商業(yè)優(yōu)惠，但卻忽視了信息查詢(xún)系統(tǒng)對(duì)嚴(yán)重失信企業(yè)的公告，沒(méi)有及時(shí)、定期查詢(xún)往來(lái)客戶(hù)的信用記錄，對(duì)客戶(hù)的信用信息缺乏詳細(xì)的分析判斷。導(dǎo)致企業(yè)應(yīng)收賬款長(zhǎng)期無(wú)法收回，發(fā)生的壞賬也無(wú)法采取及時(shí)的補(bǔ)救措施，致使企業(yè)資金受到嚴(yán)重?fù)p失。

(1) 某同學(xué)決定采用分壓式接法調(diào)節(jié)電路,為了測(cè)量更準(zhǔn)確,電壓表選________,電流表選________,滑動(dòng)變阻器選________(填寫(xiě)器材前面的字母);

圖3 螺旋測(cè)微器

(2) 用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑．為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖3所示的部件(選填“A”、“B”、“C”或“D”)．從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑d為_(kāi)_______mm．

(3) 如圖4所示,將電阻絲拉直后兩端固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上,其間有一可沿電阻絲滑動(dòng)的觸頭P,觸頭的上端為接線柱c.當(dāng)按下觸頭P時(shí),它才與電阻絲接觸,觸頭的位置可在刻度尺上讀出．實(shí)驗(yàn)中改變觸頭與電阻絲接觸的位置,并移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電流表A示數(shù)I保持不變,記錄電壓表讀數(shù)U以及對(duì)應(yīng)的ac接線柱間的長(zhǎng)度L．請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)電路的連接補(bǔ)充完整,并說(shuō)說(shuō)如何利用測(cè)得的U與L,得到該金屬絲準(zhǔn)確的電阻率ρ?

圖4 實(shí)驗(yàn)電路圖

3 題目解析

圖5 U-L圖像

圖6 實(shí)驗(yàn)電路圖(電流表外接法)

本實(shí)驗(yàn)中電流表A示數(shù)I保持不變,而電流表的電阻是一個(gè)定值,如果使電流表的讀數(shù)就是通過(guò)金屬絲的電流,那么問(wèn)題就變?yōu)樵诳刂齐娏鱅不變的條件下,通過(guò)研究金屬絲兩端的電壓與電阻之間的關(guān)系求解金屬絲的電阻率．電流表內(nèi)接法可以使電流表的讀數(shù)就是通過(guò)金屬絲的電流．

圖7 實(shí)驗(yàn)電路圖(電流表內(nèi)接法)

那實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是有問(wèn)題的嗎?

圖8 U-L圖像

因此,本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電路應(yīng)該采用電流表內(nèi)接法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

4 拓展

分析到此,問(wèn)題得到解決．仔細(xì)分析圖8,發(fā)現(xiàn)可以加一設(shè)問(wèn):(4)請(qǐng)您根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,估算一下電流表的阻值．

在可以讀出電流表電流的情況下,通過(guò)對(duì)圖像的分析,得出圖線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)的數(shù)值,從而就能求出電流表的阻值．當(dāng)然因?yàn)樽鲌D存在誤差,所以得出的阻值也是不精確的,只是一個(gè)估算值．