电阻测量五法

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实验能力是学生终身从事学习、研究的必备能力之一，电阻的测量问题是高中物理电学实验中的一个重要的问题，也是历年高考考察的重点内容，它涉及到电学器材的选择，电路的选择，误差的分析等很多重要问题，所以对这一问题的熟练掌握和深刻理解有着重要的意义。笔者就中学阶段电阻的测量方法及原理做以总结，与各位同仁共同探究。

一．欧姆表测电阻

1、欧姆表的结构、原理

它的结构如图1,由三个部件组成：G是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流计。R是可变电阻，也称调零电阻，电池的电动势为E，内阻为r。

姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。

当红、黑表笔接上待测电阻Rx时，由闭合电路欧姆定律可知：

I = E/（R+Rg+Rx+r）= E/（R内+RX）

由电流的表达式可知：通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比，但存在一一对应的关系，即测出相应的电流，就可算出相应的电阻，这就是欧姆表测电阻的基本原理。

2．注意：

（1）欧姆表测电阻只能粗略测量，不能准确测量。

（2） 欧姆表的指针偏转角度越大，待测电阻阻值越小，所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反，即左大右小；电流表、电压表刻度是均匀的，而欧姆表的刻度是不均匀的，左密右稀，这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的关系，是一一对应的关系。

（3）多用表上的红黑接线柱，表示＋、－两极。黑表笔接电池的正极，红表笔接电池的负极，电流总是从红笔流入，黑笔流出。

（4）测量电阻时，每一次换档都应该进行调零

（5）测量时，应使指针尽可能在满刻度的中央附近。（一般在中值刻度的1/3区域）

（6）测量时，被测电阻应和电源、其它的元件断开。

（7）测量时，不能用双手同时接触表笔，因为人体是一个电阻，使用完毕，将选择开关拨离欧姆档，一般旋至交流电压的最高档或OFF档。

（8）表头内阻即就是中值电阻。

二．伏安法测电阻

1．原理：根据部分电路欧姆定律。

2．控制电路的选择

控制电路有两种：一种是限流电路（如图2）；

另一种是分压电路。（如图3）

（1）限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以达到改变电路的电流，但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能量；一般在两种控制电路都可以选择的时候，优先考虑限流电路。

（2）分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻的两个接线柱引出导线。如图3，其输出电压由ap之间的电阻决定，这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。在下列三种情况下，一定要使用分压电路：

① 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。

② 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。

③ 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。

3．测量电路

由于伏特表、安培表存在电阻，所以测量电路有两种：即电流表内接和电流表外接。

（1）电流表内接和电流表外接的电路图分别见图4、图5

（2）电流表内、外接法的选择，

①、已知RV 、 RA及待测电阻RX的大致阻值时

若 ＞，选用内接法，＜，选用外接法

②不知RV 、 RA及待测电阻RX，采用试探法，见图6，当电压表的一端分别接在a、b两点时，如电流表示数有明显变化，用内接法；电压表示数有明显变化，用外接法。

（3）误差分析：

内接时误差是由于电流表分压引起的，其测量值偏大，即R测 ＞R真；

外接时误差是由于电压表分流引起的，其测量值偏小，即R测＜R真。

4．伏安法测电阻的电路的改进

5．注意；

（1）伏安法在电路选择合适的情况下能够比较准确的测量电阻。

（2）至于要选择怎样的电路要视具体情况而定。

三．桥式电路测电阻。

1、原理：如图9的电路称为桥式电路，一般情况下，

电流计中有电流通过，但满足一定的条件时，电流计中会没有电流通过，此时，称为电桥平衡。

处于电桥平衡时，图中A、B两点电势相等，因此电路结构可以看成：R1R2和R3R4分别串联，然后并联；

或R1R3和R2R4分别并联，然后再串联。

2．电桥平衡的条件：R1×R4=R2×R3（自己推导）

3．测量方法

如图10，连接电路，取R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻箱（能够直接读出数值），RX为待测电阻。调节R3，使电流计中的读数为零，应用平衡条件，求出RX。

4．注意：桥式电路测电阻是最准确的方法。

四．半偏法测电阻

1．半偏法测电流表内阻

(1)测量方法：电流表半偏法测电阻的电路图如图11，R为滑动变阻器，R0为电阻箱，G为待测电流表内阻。

实验时，先合上S1，断开S2，调节R使电流计的指针满偏；再合上S2，调节R0使电流计的读数为满刻度的一半，这时，电阻箱的数值即为电流计的内阻。

（注意：实验前，变阻器的阻值应放在最大位置；调节R0时，R不动）

(2)测量原理：S2打开时，设电流表满偏电流Ig= 因为R》Rg，R》r，所以Ig≈E/R，当S2闭合时，R0和Rg并联，并联后总阻值R并＜Rg《R，故S2闭合后，电路中总电流几乎不变，即Ig≈E/R，调节R0使电流表半偏为Ig/2，所以流过R0的电流也为Ig/2，所以R0=Rg

（3）器材选择：从上述原理可知，S2打开与闭合，近似认为干路中电流不变，前提是R》Rg。故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大，②R尽可能大。

（4）误差分析（略）

2．半偏法测电压表的内阻

电路如图12：实验时，将R1的滑动片P放在左边，合上S1和S2，调节R1，使电压表的读数满偏；保持R1不变，断开S2，调节R0，使电压表的读数为满刻度的一半。则RV = R0。请同学们自己分析其实验原理、器材选择与误差分析。

五．等效替代法测电阻

1．等效替代法就是在测量的过程中，让通过待测电阻的电流（或电压）和通过电阻箱的电流（或电压）相等。电路如图13，将单刀双掷开关调到a，闭合S1调节R，使安培表读数为I0，保持R不动，将单刀双掷开关打到b，调节R0使安培表读数仍为I0，则电阻箱的读数就是待测电阻的数值。

2．测量原理：图14是用伏特表完成的实验，要求学生自己分析测量原理。

3．注意：主要元件为电阻箱和单刀双掷开关。虚线框内可用分压控制电路。

总之，五种测量电阻的方法对中学生而言，不仅能理解闭合电路欧姆定律，提高电学实验能力，而且还能培养物理兴趣，提高科学素养。当然，新高考主要考察伏安法测电阻，这应当是我们教学的重点所在。

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