例析初中物理中測電阻的特殊方法

摘" 要：電阻的測量是初中物理電學實驗的重要內容，常規的伏安法測電阻是基礎，而特殊方法測電阻能拓展學生的思維，培養其創新和解決實際問題的能力．文章通過對安阻法、雙伏法、等效替代法三種特殊方法進行深入探討，結合具體實例加以說明，以幫助學生更好地理解和掌握這些特殊方法，提高物理實驗技能和綜合素養．

關鍵詞：初中物理；伏安法；電阻

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）35-0111-03

收稿日期：2024-09-15

作者簡介：劉東東（1983.10—），女，江蘇省揚州人，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

在初中物理電學部分，電阻的測量是一個重要的實驗內容．常規的伏安法測電阻通過測量電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，利用歐姆定律計算電阻值［1］．然而，在實際實驗中，由于實驗器材的限制或實驗要求的不同，常常需要采用特殊方法來測量電阻．

1" 安阻法

例1" 實驗小組某同學用圖1所示的電路測量額定電壓為2.5 V的小燈泡的電阻和電功率．

（1）當電路連接完畢，合上開關S，但移動滑動變阻器滑片時發現，電流表和電壓表讀數均不隨滑片位置的改變而改變，下列選項中可能的原因是；

A．小燈泡短路

B．滑動變阻器接線方式錯誤

C．小燈泡斷路

（2）實驗小組某同學故障排除后再次調節滑片P，電流表示數如圖2時燈泡恰好正常發光，那么燈泡正常發光時的電阻為 Ω（保留小數點后一位）；該燈泡的額定功率為 W；

（3）在（2）基礎上，向右移動滑片，燈泡電阻；（選填“不變”“變大”或“變小”）

（4）實驗小組某同學又想測某未知電阻Rx的阻值，設計了如圖3所示電路（R0為已知阻值的定值電阻），并設計了如下實驗步驟，請寫出Rx的表達式.

A．按照設計的電路圖連接電路

B．閉合S1、S2記錄電流表示數為I1

C．閉合S1斷開S2記錄電流表示數為I2

D．利用測得數據寫出待測電阻Rx的表達式：Rx=．

解析" （1）當電路連接完畢，合上開關S，但移動滑動變阻器滑片時發現，電流表和電壓表均有不隨滑片位置而改變的示數，說明電路為通路，且燈泡不存在短路的情況.因為燈泡短路，電壓表相當于測量一段導線兩端的電壓，則示數為零，此時電流表與電壓表示數都不改變，說明電路中總電阻不變，原因可能是滑動變阻器的滑片沒有接進電路，故選B．

（2）圖2中電流表連接的是小量程，分度值為0.02 A，示數為0.3 A，燈泡的電阻為RL=ULIL=2.5 V0.3 A=8.3 Ω．燈泡的額定功率PL=ULIL=2.5 V×0.3 A=0.75 W．

（3）向右移動滑片，滑動變阻器連入電路的阻值減小，由I=UR可知，電路中電流變大，燈絲的溫度升高，所以燈泡電阻變大．

（4）閉合S1、S2，Rx被短路，記錄電流表示數為I1，故電源電壓為U=I1R0，閉合S1斷開S2記錄電流表示數為I2，則此時定值電阻兩端的分壓為U0′=I2R0，Rx的阻值為Rx=UxI2=U-U0′I2=I1R0-I2R0I2=I1-I2R0I2．

點評" 安阻法測量電阻時，需要利用電流表和已知阻值的電阻，通過測量電流值，運用歐姆定律計算出電壓，從而求得待測電阻.在計算的過程中，應把握電源電壓和定值電阻的阻值這兩個物理量不變．

2" 雙伏法

例2" 物理實驗興趣小組準備測量電阻Rx的阻值，提供的實驗器材有：兩節新干電池、電壓表、滑動變阻器、待測電阻Rx（約8 Ω）、電流表、開關，導線若干，根據以上器材連成如圖4所示的電路．

（1）物理實驗興趣小組將實驗器材正確連接后進行了實驗，實驗過程中某次電流表示數如圖5所示，電壓表示數如圖6所示，電壓表讀數為 V，被測電阻Rx= Ω；

（2）物理實驗興趣小組在做實驗的過程中不小心將電流表燒壞，其他元件完好．他用已有的器材，又添加一只標有“2.5 V 0.75 W”的燈泡、一塊電壓表和一節新干電池，設計了如圖7所示電路圖．小明進行了如下實驗，請補充完整.

①連接好電路，將滑動變阻器的滑片移到（選填“a”或“b”）處；

②閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片，使燈泡兩端電壓為 V；

③再讀出Rx兩端的電壓為U′；

④若實驗操作正確，則待測電阻Rx=．（用U′表示）

解析" （1）電壓表選擇小量程并聯在待測電阻的兩端，其分度值為0.1 V，示數為2.4 V．電流表的分度值為0.02 A，示數為0.30 A，即為通過待測電阻的電流，根據歐姆定律可得，被測電阻的阻值為Rx1=2.4 V0.30 A=8 Ω．

（2）①滑動變阻器在這個電路中的作用是保護電路，連好電路后，應該將滑片移至b處（阻值最大處）.

②合上開關S，移動滑片P的位置，讓燈泡兩端電壓達到2.5 V，這時燈泡正常發光．

④圖4中，燈泡與待測電阻串聯，電流處處相等，根據歐姆定律可得，此時電路電流為I′=IL=PLUL=0.75 W2.5 V=0.3 A，則待測電阻為Rx=U′I′=U′0.3 A．

點評" 兩用電器串聯時，通過它們的電流相同，若對兩用電器兩端分別并聯兩個電壓表，可讀出其電壓值，根據電流相等列方程可求出未知電阻［2］．

3" 等效替代法

例3" 在測量未知阻值Rx的實驗中．小明設計了實驗電路并進行連接，如圖8所示．

（1）如圖8所示是小明連接的電路，這個電路中，有一根導線連接錯誤，請在連接錯誤的導線處打“×”．并在原圖上用鉛筆畫上正確的連線；

（2）糾正后再次進行實驗，實驗前應將滑片P移到最（選填“左”或“右”）端；

（3）實驗前先通過試觸，但試觸時電流表指針并未偏轉，移動滑片P，電壓表示數一直接近電源電壓，可能的原因是；

（4）排除故障后，合上開關S，將滑片P移至某一位置后，電流表示數如圖9，則I= A，電壓表示數為2.4 V，待測電阻Rx= Ω．通過調節滑動變阻器，測得多組Rx的電壓和電流值，最后算出Rx阻值的平均值，這樣做的目的是；

（5）完成實驗后，小組又設計出一種測量未知電阻Rx的方法，如圖10所示的電路，電源電壓恒定但未知，電阻箱（最大阻值為R0）．請幫助實驗小組將下面的實驗步驟補充完整．

①將開關S撥至1，調節滑片P至某一位置，并記下電壓表的示數U1；

②再將開關S撥至2，，調節電阻箱的阻值，使電壓表的示數仍為U1；

③記下電阻箱的示數R′，則未知電阻Rx的測量值為．

解析" 第（1）（2）（3）問答案略.

（4）合上開關S，并將滑片P移至某一位置后，電壓表的示數為2.4 V，電流表的示數如圖9所示，選用小量程，分度值為0.02 A，示數為0.24 A，則待測電阻阻值為Rx=UI=2.4 V0.24 A=10 Ω．本實驗屬于測量類實驗，測得多組Rx的電壓和電流值，最后算出Rx阻值的平均值，這樣做的目的是通過求平均值減小誤差．

（5）①將開關S撥至1，調節滑片P至某位置，記下電壓表的示數U1，此時Rx和變阻器串聯，電壓表測變阻器電壓；②再將開關S撥至2，保持滑片位置不動，調節電阻箱的阻值，使電壓表示數也為U1，此時電阻箱和變阻器串聯，電壓表測變阻器電壓；③記下此時電阻箱的示數R′，根據等效替代法可知未知電阻Rx=R′.

點評" 在電路中，用一個已知電阻替代待測電阻，使電路的狀態保持不變，此時已知電阻的值就等于待測電阻的值.

4" 結束語

初中物理中特殊方法測電阻是對學生電學知識和實驗技能的綜合考查，通過例析等效替代法、安阻法、伏阻法，學生能夠更深入地理解電阻測量的原理和方法，提高解決實際問題的能力．

參考文獻：［1］

王小艷.初中物理測電阻的特殊方法芻議［J］.理科考試研究，2017，24（10）：34-36.

［2］ 王樂.初中物理特殊方法測電阻初探［J］.數理天地（初中版），2024（4）：14-15.

［責任編輯：李" 璟］