從電阻的測(cè)定談高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)

◆覃天奇

(甘肅省臨夏回民中學(xué))

從電阻的測(cè)定談高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)

◆覃天奇

(甘肅省臨夏回民中學(xué))

實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)的基礎(chǔ)與核心，是每年高考重點(diǎn)考察的內(nèi)容之一。電學(xué)實(shí)驗(yàn)因其內(nèi)容廣泛、方法靈活、立意新穎，學(xué)生望而生畏，但是高考備考中若搞好“伏安法測(cè)電阻”的系統(tǒng)復(fù)習(xí)，則其它幾個(gè)實(shí)驗(yàn)可迎刃而解。

伏安法 實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí) 以點(diǎn)帶面

一、伏安法測(cè)電阻

1.兩種測(cè)量電路

①外接法(如圖1)

根據(jù)Rx=U/I:

其中U準(zhǔn)確，I偏大，故R測(cè)＜R真

②內(nèi)接法(如圖2)

根據(jù)RX=U/I:

其中I準(zhǔn)確，U偏大，

故R測(cè)＞R真

③測(cè)量電路的選擇:

若已知 RV、RA、RX的大約值則:

當(dāng)Rx＜＜Rv或RX2＜RA·RV時(shí)用外接法;

當(dāng)Rx＞＞RA或RX2＞RA·RV時(shí)用內(nèi)接法。

若不知道RV、RA、RX的大約值則用圖3所示的電路進(jìn)行試觸(即c分別接 a、b):

當(dāng)電壓表示數(shù)變化明顯時(shí)采用外接法;

當(dāng)電流表示數(shù)變化明顯時(shí)采用內(nèi)接法。

2.兩種控制電路

①限流電路(如圖4)

優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗的電功率小。

缺陷:電壓表、電流表示數(shù)變化范圍小且不能調(diào)為零

②分壓電路(如圖5)

優(yōu)點(diǎn):電壓表、電流表示數(shù)變化范圍大且能夠從零開(kāi)始調(diào)節(jié)。

缺陷:電路較為復(fù)雜，消耗功率較大。

③控制電路的選擇

若實(shí)驗(yàn)要求電壓表與電流表示數(shù)較小或要從零開(kāi)始調(diào)節(jié)、或要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)、或變阻器最大阻值小于待測(cè)電阻Rx時(shí)，采用分壓電路。

若實(shí)驗(yàn)無(wú)特殊要求一般選限流電路。

例如，欲測(cè)一個(gè)電阻約為25kΩ的阻值Rx，備有下列器材:

電流表(量程100μA，內(nèi)阻約2kΩ)

電流表(量程500μA，內(nèi)阻約300Ω)

電壓表(量程10v，內(nèi)阻約100kΩ)

電壓表(量程50v，內(nèi)阻約500kΩ)

直流電源(電動(dòng)勢(shì)15v，最大電流1A)

滑動(dòng)變阻器(最大電阻1kΩ，額定功率1w)

電鍵、導(dǎo)線(xiàn)若干

(1)電流表應(yīng)選_____，電壓表應(yīng)選_____。

(2)畫(huà)出測(cè)定Rx的原理圖。

【分析】電源電動(dòng)勢(shì)15v，如果用量程50v的電壓表，最大示數(shù)不足量程的三分之一，實(shí)驗(yàn)誤差較大，故電壓表應(yīng)選C;電路中的最大電流Imax=400μA，故電流表應(yīng)選B;又因?yàn)镽x≈25kΩ ＞ ＞RA=300Ω，所以測(cè)量電路應(yīng)采用內(nèi)接法，考慮到滑動(dòng)變阻器的最大阻值1kΩ＜Rx，所以控制電路應(yīng)采用分壓電路。

【答案】

(1)B、C

(2)實(shí)驗(yàn)電路如圖6。

二、描繪小燈泡的U－I圖像

描繪小燈泡U－I圖像的實(shí)驗(yàn)，先是利用伏安法測(cè)出小燈泡兩端的一系列電壓和與之對(duì)應(yīng)的電流，然后用描點(diǎn)法作出U－I圖像，再探究燈絲電阻隨溫度的變化情況。考慮到小燈泡的電阻一般比電壓表的內(nèi)阻小得多，測(cè)量電路采用外接法，再考慮到該實(shí)驗(yàn)要求燈泡兩端的電壓從0開(kāi)始逐漸增加，控制電路采用分壓電路，所以可用圖7所示電路。

三、測(cè)定金屬絲的電阻率

該實(shí)驗(yàn)先用刻度尺測(cè)出一段金屬絲的長(zhǎng)度、再用螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺測(cè)出金屬絲的直徑直徑后，再用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻，進(jìn)而求出其電阻率。考慮到金屬絲長(zhǎng)度一般只有幾十厘米，電阻較小，測(cè)量電路采用外接法，再考慮到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電流要盡量小些，以免金屬絲發(fā)熱膨脹引起長(zhǎng)度、直徑變化，造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差，控制電路一般采用分壓電路，所以依然可用圖7所示電路。

當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活多變，具體問(wèn)題還要具體分析。隨著新課改的不斷深入，實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來(lái)越得到重視與普及，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，將是每一個(gè)物理教師教學(xué)研究的重要課題，只要能夠抓好基礎(chǔ)，注重規(guī)律，就能以點(diǎn)帶面，事半功倍。