电阻的测量方法和误差分析

时间:2020-09-27 15:02:14 物理毕业论文 我要投稿

电阻的测量方法和误差分析

  电阻的测量是初中电学的重要实验,能够检验学生对基本电学仪器的使用、对电学基本规律的掌握,以下是小编搜集整理的一篇探究电阻的测量方法和误差的论文范文,欢迎阅读查看。

  摘要:测量是实验探究的重要环节。电阻的测量是初中电学的重要实验,能够检验学生对基本电学仪器的使用、对电学基本规律的掌握,还能够培养学生的发散思维和创新意识。是考察学生能力的重要命题热点。本文对电阻测量的几种方法进行粗浅分析。

  关键词:实验 电路图设计 电阻的测量。

  测量是实验探究的重要环节。电阻的测量是初中电学的重要实验,能够检验学生对基本电学仪器的使用、对电学基本规律的掌握,还能够培养学生的发散思维和创新意识。它是学生的弱点,是教学的难点。是考试的重要命题热点。近几年学业水平考试试题中,电阻的测量方法多种多样, 电路图的设计灵活多变,实验原理、实验步骤和计算方法不尽相同。另外命题者还在不断的推陈出新,用不同的形式对学生进行考察。如果平时不加强实验探究,不让学生独立自主地参与实验探究每一环节;如果学生对该部分知识不独立自主地分析推导、归纳总结、巩固消化。就会在做题时容易出错,甚至是摸不着头脑,无从下手。下面结合我自己的教学和各种考试的试题,对电阻测量的几种方法进行粗浅分析。

  一、伏安法测电阻:

  “伏安法”是测电阻的基本方法。用一个电压表和一个电流表来测待测电阻,电压表也叫伏特表,电流表也叫安培表,这种方法就叫伏安法测电阻。实验原理:R=U/I。实验过程:(1)设计电路图图1;(2)按图1把所给器材正确的连接成电路,如图2所示;(3)检查电路连接无误后闭合开关进行实验,用电流表测出通过待测电阻R0的电流,记为I0;(4)用电压表测出待测电阻R0两端的电压,记为U0;(5)根据R=U/I求出待测电阻的值,其表达式为:R0= U0/I0

  在上面的实验中,由于只能测一次,因此误差较大,为了使测量结果更准确,把图1改进成电路图图3,按图3把所给器材正确的连接成电路,如图4所示。增加了滑动变阻器,就可以用滑动变阻器来调节待测电阻R0两端的电压U0,从而调节通过它的电流I0,这样就可以进行多次测量(一般测三次)。实验中,移动滑动变阻器的滑片,每改变一次位置,就记录一次对应的电压表的示数U0和电流表的.示数I0, 用公式R=U/I计算一次待测电阻的值R0,然后取平均值作为本次实验的最后结果,以减小实验误差。

  二、用电压表和阻值已知的电阻R0来测量待测电阻Rx的阻值。

  实验中,可以用电路图图5的设计来进行。当开关掷于a时,电压表测量的是R0两端的电压U0;当开关掷于b时,电压表测量的是总电压U。根据公式I =U/R、串联电路中电流的关系及电压的关系得:

  (U-U0)/Rx=U0/R0

  所以Rx的表达式为:

  Rx=(U- U0)R0/U0

  在此实验中,有的学生采用电路图6的设计来进行待测电阻Rx的测量。当开关接a时,电压表并联接在电阻R0的两端, 若电压表正负接线柱接法正确,可以测出R0两端的电压;当开关接到b时,则电压表的正负接线柱接相反了,电压表的指针就会反转而损坏,这样测不出Rx的电压,也就测不出Rx的阻值。

  三、用电流表和阻值已知的电阻R0来测量待测电阻Rx的阻值。

  用电路图图7的设计来进行测量。电源电压保持不变,当开关掷于a时,电流表测量的是R0的电流,记为I0;当开关掷于b时,电流表测量的是Rx的电流,记为Ix 。根据公式U =I R得:

  Ux = U0

  IxRx = I0R0

  从而得出待测电阻Rx的表达式为:Rx= I0 R0/ Ix

  四、设计如图8所示的实验电路图,测量待测电阻Rx的阻值。

  已知电源电压等于U且保持不变, R是滑动变阻器,S是单刀双掷开关。电路连接正确后,(1)将开关掷于a,移动滑片P至某一位置,读出电路稳定后电流表的示数,记为I1;(2)将开关掷于b,滑动变阻器滑片P位置与(1)相同,读出电路稳定后电流表的示数,记为I2。根据公式I =U/ R、串联电路的电阻关系,可以推得待测电阻的表达式为:

  Rx = R0 +U/I1-U/I2

  五、设计如图9所示的实验电路,测量待测电阻Rx的阻值。

  电源电压保持不变, S2是单刀双掷开关,R是电阻箱。电路连接正确后,闭合S1,将S2拨到触点1时,电压表的读数为U,即是电路总电压;闭合S1,将S2拨到触点2,把电阻箱的阻值调为R0时,电压表测量待测电阻Rx的电压,读数为Ux。根据公式I =U/R、串联电路电压的关系和电流的关系得:

  Ux/Rx =(U-Ux)/R0

  则待测电阻的表达式为:

  Rx = UxR0 /(U-Ux)。

  六、设计实验电路图,测量待测电阻Rx的阻值。

  电源电压保持不变,已知滑动变阻器的最大阻值为R0,电路连接正确后,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移到阻值为零处(即最左端),记下电压表的示数U,即是电路总电压;将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处(即最右端),记下电压表的示数Ux,即是待测电阻Rx的电压。根据公式I =U/ R、串联电路电压的关系和电流的关系,可以推得待测电阻的表达式为:

  Rx = UxR0 /(U-Ux)。

  七、设计实验电路图,测量待测电阻Rx的阻值。

  电源电压保持不变,已知滑动变阻器R的最大阻值为R0,电路连接正确后,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移到阻值为零处(即最左端),记下电流表的示数I1;将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处(即最右端),记下电流表的示数I2。根据公式U =IR、串联电路的电阻关系,可以推得待测电阻的表达式为:

  Rx = I2 R0 /(I1-I2)。

  八、设计实验电路图,测量待测电阻Rx的阻值。

  电源电压恒定不变,电流表选择合适的量程,R0是已知电阻。先断开开关S,只有已知电阻R0连入电路,读出电流表的示数,记为I0;然后再闭合开关,已知电阻R0与待测电阻Rx 组成并联电路 ,电流表在干路上是测量总电流,读出此时电流表的示数,即为总电流,记为I,根据公式U = I R、并联电路电压的关系及电流的关系得:

  Ux = U0

  (I-I0)Rx=I0R0

  所以,Rx的表达式为:

  Rx=I0R0/(I-I0)

  参考文献:

  [1]《特高级教师点拨》 九年级物理(上)(总主编 荣德基,主编杨庆耐等,2013年4月版,吉林教育出版社 )

  [2]《新课程背景下的初中物理教学法》(崔秀梅 主编 2004年5月第一版 首都师范大学出版社)

  [3]云南2013年初中学业水平考试《点击中考》(2012年11月第一版,四川大学出版社出版, 陈辉主编)

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