伏安法測小燈泡電阻實驗研究

張金花

（安徽省合肥市第五十六中學）

在伏安法測量小燈泡電阻實驗中，電路的接線方式有兩種，一種是電流表外接方式，另一種種是電流表內接方式，在實際實驗過程中，采用哪種電路接線方式取得的效果更好，則需要通過實驗進行詳細的分析。

一、實驗階段

1.實驗器材與實驗準備

在伏安法測量小燈泡電阻實驗中，需要用到的實驗器材主要有：電壓表、電流表、滑動變阻器、2.5V小燈泡、導線、開關、干電池等。在實驗前，首先要按照電流表外接方式將各個實驗器材連接起來，并對“+”“-”接線柱的連接進行檢查，然后對電壓表和電流表的量程進行檢查，確保電壓表的量程在0~3V，電流表的量程在0~0.6A。電流表外接方式如圖1所示。

圖1 電流表外接式

在實驗過程中，將滑動變阻器連接起來，并移動滑動變阻器的滑片。

圖2 電流表外接電路圖

2.實驗操作

在實驗過程中，首先將開關閉合，對電壓表、電流表的指針讀數進行記錄，然后開始移動滑片，觀察電壓表和電流表的讀數，并做好記錄，最后利用歐姆定律R=U/I計算小燈泡電阻。其記錄表如下所示。

實驗記錄表

二、分析與結論

1.實驗分析

在用伏安法測量小燈泡電阻實驗中，電壓表和電流表本身具有一定的電阻，在測量過程中，電壓表和電流表的內電阻必然會對電壓和電流造成一定的影響，從而增加測量結果的誤差。在電流表內接方式中，受電流表內電阻的影響，會產生分壓作用，這也就意味著電壓表的讀數是小燈泡電阻兩端電壓和電流表兩端電壓的總和，而不是小燈泡電阻兩端的電壓，也就是說電壓表讀數U=Ux+UA，此時，根據歐姆定律Rx=U/I=（Ux+UA）/I計算出來的測量電阻就會比真實的小燈泡電阻Rx大。電流表內接方式圖3所示。

圖3 電流表內接方式

在電流表外接方式中，電壓表會起到分流作用，此時，電流表的讀數等于通過電壓表電流IV和通過小燈泡電流IX的總和，而不是等于通過小燈泡的電流，也就是說I=IV+IX，根據歐姆定律Rx=U/I=U/（IV+IX）計算出來的電阻會比小燈泡的真實電阻Rx小。

在實際測量過程中，由于電壓表和電流表本身的內電阻是保持不變的，在電流表內接方式中，如果小燈泡的電阻Rx比電流表的內電阻大很多，此時的電流表分壓作用是可以忽略的，這時電壓表的讀數將會更加接近燈泡兩端的實際電壓，也就是說測量出來的電阻更加符合實際情況，因此，對于電阻比較大的燈泡，采用電流表內接方式的測量結果更加準確。在電流表外接方式中，當小燈泡的電阻要比電壓表的內電阻小很多時，電壓表的分流作用可以不用計算，也就是說電流表的讀數更加接近小燈泡兩端的電流，測量出來的電阻更加符合實際情況，因此，對于電阻比較小的燈泡，采用電流表外接方式的測量結果更加準確。

由于在實際測量過程中，無法對小燈泡的電阻進行初步判斷，也就導致無法準確的判斷采用哪種電路連接方式，為避免這種現象，在實驗過程中，可以先按照圖連接電路，然后將電壓表的一端接線C空出來，用空出來的接線C先后接觸電流表的A、B接線，并對兩次電表的讀數進行比較。如果在實驗過程中，發(fā)現電壓表的讀數發(fā)生了明顯的變化，這說明電流表的分壓作用比較明顯，因此，要將空出的接線C連接在電流表的A接線上，采用電流表外接方式；如果在實驗過程中，發(fā)現電流表的讀數發(fā)生了明顯的變化，這說明電壓表的分流作用比較強，需要將空出的接線C連接在電流表的B端，采用電流表內接方式。

2.實驗中常見故障分析

在實驗過程中，經常會遇到一些故障，從而對實驗結果的準確性造成一定的影響，因此，對這些常見故障進行分析是十分重要的。

（1）實驗過程中，電流表沒有讀數，而電壓表的讀數與電源電壓比較接近，造成這種現象的原因是電壓表串聯(lián)在電路中，或者小燈泡燈絲斷開。

（2）電壓表的讀數為零，隨著滑片P的移動，電流表的讀數發(fā)生改變，造成這種現象的主要原因是小燈泡出現短路現象。

通過實驗可以看出，采用伏安法測量小燈泡電阻時，由于小燈泡的電阻比較小，采用電流表外接式電路能獲得更加準確的測量結果，因此，在實際實驗過程中，要盡量采用這種電路，從而最大限度地減小測量誤差。

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