正文 第13章 恒定電流的實驗操作與改進設計(1)(3 / 3)

圖2為一實際測電阻中的表針偏轉及表盤刻度的示意圖,使用的歐姆檔為“R×10”,此時從表上能直讀的示數R為13×102Ω,n為25。從表盤上所示的符號“25”可知,該表為25級,將該組數據代入(13)式可得△Rx=25%1002(100-25)·25·13×102=017×102Ω。

因此,被測電阻的阻值為R=(13±02)×102Ω。

充分利用中學實驗室器材測電阻

測電阻方法很多,精確度也越來越高。中學教材中介紹的測電阻的方法是伏安法。教材之所以介紹這種測電阻的方法,主要是考慮到用伏安法測電阻所需物理知識和學生所掌握的知識是一致的。用伏安法測出的電阻值的有些誤差可用學生掌握的知識來說明。由於中學所用儀器一般是不很精密的,有些影響實驗結果的因素也未加以考慮,加上我們做實驗的經驗還不足,所以實際做實驗時產生的誤差遠比理論上講得大。那麼利用中學其他儀器還有沒有測電阻的方法,在學生實際測量時所產生的誤差,跟用伏安法測量時所產生的實際誤差相差不多的實驗方法呢?答案是肯定的。蘇州市第六中學謝繼軍老師介紹了幾種中學實驗室器材十分充足的測電阻的方法。

實驗方法Ⅰ

(1)實驗電路

(2)實驗原理串聯分壓原理U1∶U2=R1∶R2(3)實驗步驟1閉合電鍵K、K1,讀出電壓值U1;2閉合電鍵K,打開K1,讀出電壓值U2。

待測電阻表達式Rx=U1-U2U2R0式中R0為阻值已知的定值線繞電阻(下同)。

實驗方法Ⅱ

(1)實驗電路

(2)實驗原理

並聯分流原理I1∶I2=1R1∶1R2(3)實驗步驟①閉合電鍵、K1,讀出電流值I1;②閉合電鍵K,打開電鍵K1,讀出電流值I2。

待測電阻表達式Rx=I1-I2I2R0實驗方法Ⅲ

(1)實驗電路

(2)實驗步驟

①閉合電鍵K,將滑動變阻器的滑片P移到A端,讀出電壓表示數U1;②閉合電鍵K,將滑動變阻器滑片P移到B端,讀出電壓表示數U2。

待測電阻表達式Rx=U2U1-U2R′式中R′為滑動變阻器的最大阻值(下同)。

實驗方法Ⅳ

(1)實驗電路

(2)實驗原理

串聯分壓原理U1∶U2=R1∶R2(3)實驗步驟

①閉合電鍵K、K1,讀出電壓值U1;②閉合電鍵K,打開K1,讀出電壓值U2。

待測電阻表達式Rx=U1-U2U2R0式中R0為阻值已知的定值線繞電阻(下同)。

用上述幾種方法測電阻,不僅充分利用了中學實驗室的儀器設備,能提高學生實驗能力,開發學生在伏特表安培表不齊全情況下創造思維能力。同時還能進一步加深對所學電學知識理解,提高電學教學質量。

從理論上講上述幾種測電阻方法所產生的誤差比用伏安法測電阻所產生的誤差要大,但由於在前麵我們已講過由於中學儀器本身精度局限性,實際上用不同方法測出的電阻值誤差不多。根據中學生掌握的電學知識,還可從其他電學概念求出電阻值並用實驗方法測量之。由於誤差大,所以不進行討論。

下表列出的是用上述四種方法測出的電阻值和用伏安法測出的電阻值數據的比較。

表中伏安法測電阻所用電路。

實驗時所用器材為待測線繞電阻J235815A499Ω(25℃),定值線繞電阻J23581A1001Ω(25℃),JD-A型安培表,JD-V型伏特表,滑動變阻器最大阻值5495Ω(25℃)。

實驗方法實驗次數

電壓值電流值

U1/VU2/VI1/AI2/A待測電阻值Rx/Ω電阻平均值Rx/ΩⅠ11350905002271181497341284649Ⅱ10360254420660474030930673941Ⅲ1135011488225602354233903855953Ⅳ10201001855204820042503062200434149伏安法10500095562070013538309001752954電流表內阻的測量實驗與線路分析