伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)解讀

伏安法測(cè)電阻在初中物理電學(xué)部分占有重要地位，是初中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的典型代表，也是中考物理的重點(diǎn)之一。下面為同學(xué)們?cè)敿?xì)解讀。

一、設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量小燈泡燈絲（或未知定值電阻）阻值大小。

2.實(shí)驗(yàn)原理：由歐姆定律[I=UR]得[R=UI]。

3.實(shí)驗(yàn)器材：電源、開關(guān)、小燈泡（或待測(cè)電阻）、電流表、電壓表、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器。

4.電路圖如圖1。

5.實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）按圖連接電路，電表調(diào)零，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到阻值最大處；

（2）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片至適當(dāng)位置，使小燈泡發(fā)光較暗、正常發(fā)光、發(fā)光較亮，分別讀出電壓表、電流表示數(shù)，并記錄在表格中；

（3）斷開開關(guān)，算出每次燈絲電阻阻值大小，并記錄在表格中；

（4）整理實(shí)驗(yàn)器材。

6.拓展實(shí)驗(yàn)：測(cè)量定值電阻實(shí)驗(yàn)。

將小燈泡替換為待測(cè)電阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，測(cè)出多組電流表與電壓表示數(shù)，將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中，斷開開關(guān)，算出每次電阻值，最后求出電阻的平均值。

7. 圖像如圖2。

8.分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：

（1）電阻是導(dǎo)體本身的特性，與導(dǎo)體的電流和電壓無關(guān)；

（2）小燈泡的電阻受溫度的影響，溫度越高，小燈泡燈絲的電阻越大。

二、交流與討論

1.滑動(dòng)變阻器的作用：（1）保護(hù)電路；（2）改變小燈泡（待測(cè)電阻）兩端的電壓及通過的電流。

2.故障分析。

（1）現(xiàn)象：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，兩只電表的示數(shù)均無變化且都很小。

故障：滑動(dòng)變阻器下方兩個(gè)接線柱接入電路。

（2）現(xiàn)象：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，兩只電表的示數(shù)均無變化且都很大。

故障：滑動(dòng)變阻器上方兩個(gè)接線柱接入電路。

（3）現(xiàn)象：閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)約等于電源電壓。

故障：小燈泡（或待測(cè)電阻）斷路。

（4）現(xiàn)象：閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)。

故障：小燈泡（或待測(cè)電阻）短路。

（5）現(xiàn)象：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)發(fā)現(xiàn)，電流表示數(shù)變大時(shí)，電壓表的示數(shù)減小。

故障：電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端。

3.多次測(cè)量的目的。

多次測(cè)量小燈泡電阻目的：探尋溫度對(duì)燈絲電阻影響的規(guī)律。

多次測(cè)量待測(cè)電阻目的：求取平均值減小誤差。

4.誤差分析。

三、典例剖析

例 小明要利用圖3所示的電路測(cè)量未知電阻Rx的阻值。

（1）請(qǐng)你根據(jù)電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖4的實(shí)驗(yàn)電路連接完整。

（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于 狀態(tài)；閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于 （選填“A”或“B”）端。

（3）連接好電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，造成這一現(xiàn)象的原因可能是 。

（4）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄多組數(shù)據(jù)，畫出了待測(cè)電阻Rx的I-U圖像，如圖5所示。由圖像可得Rx = Ω。

（5）小華將電阻Rx換成一個(gè)標(biāo)有“2.5 V 0.3 A”字樣的小燈泡，用上述方法測(cè)量這個(gè)小燈泡的電阻，連接好電路閉合開關(guān)后，電壓表示數(shù)如圖6所示，若要使小燈泡正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)適當(dāng)向 （選填“A”或“B”）端移動(dòng)；實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制出了小燈泡I-U圖像如圖7所示，圖像不是一條直線是因?yàn)?u> 。

分析：（1）根據(jù)圖5可知，電流表選用小量程與待測(cè)電阻串聯(lián)，電壓表與待測(cè)電阻并聯(lián)，據(jù)此可連接實(shí)物。

（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；閉合開關(guān)前，為保護(hù)電路，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大處。

（3）連接好電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，則電路可能斷路，由電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，可知電壓表與電源連通，則斷路處應(yīng)為電阻Rx。

（4）根據(jù)待測(cè)電阻Rx的I-U圖像知，當(dāng)電壓為2.0 V時(shí)對(duì)應(yīng)的電流為0.5 A，由歐姆定律可得出待測(cè)電阻大小。

（5）根據(jù)電壓表選用小量程確定分度值得出電壓大小，小燈泡在額定電壓下正常發(fā)光，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律進(jìn)行分析，小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。

答案：（1）略 （2）斷開 B （3）電阻Rx斷路 （4）4 （5）A 小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大