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我们知道,测量电阻最基本的方法是伏安法,就是用电流表测量通过待测电阻的电流I和用电压表测量待测电阻两端的电压U,然后根据公式R=U/I就可以算出待测电阻的大小。实验方法有电流表内接法和外接法两种。当待测电阻很大时,采用电流表内接法可以减小误差,而待测电阻比较小时,则采用电流表外接法了。它们实验电路图如下:
但是如果手边只有电流表或电压表,我们又如何测量待测电阻的大小呢?下面我们逐一来分析一下缺少电流表或电压表测量电阻的方法。
一、缺少电流表测电阻的方法
1.利用一只电压表和一个已知电阻测量导体的电阻
方法一:
实验电路图如图1所示:
闭合开关S,用电压表分别测出电阻Rx和R0两端的电压
Ux、U0,由于电阻Rx和R0串联,Ix=I0=U0 /R0,所以Rx=Ux /Ix=UxR0 /U0。
方法二:
实验电路图如图2所示:
当S1闭合,S2断开时,电压表测的是R0两端的电压V0。当S1、S2都闭合时,电压表测的是电源电压U。由于电阻Rx和R0串联,Ux=U-U0,Ix=I0=U0/R0,所以Rx=Ux/Ix=(U-U0)R0/U0。
2.利用一只电压表和一个滑动变阻器测量导体的电阻
实验电路图如图3所示:
闭合开关S,把滑动变阻器的划片移到阻值最大的位置(最大电阻为Rm)时,用电压表测出Rx两端的电压U1,再把滑动变阻器的划片移到阻值最小的位置时,再用电压表测出Rx两端的电压U2(即电源电压)。由于待测电阻和滑动变阻器是串联,Um=U-U1=
U2-U1,Ix=Im=Um/Rm,所以Rx=Ux/Ix=U1Rm/(U2-U1)。
二、缺少电压表测电阻的方法
1.利用一只电流表和一个已知电阻测量导体的电阻
方法一:
实验电路图如图4所示:
当S1闭合,S2断开时,电流表测得的是通过R0的电流I0。
当S1断开,S2闭合时,电流表测得的是通过Rx的电流Ix。
当S1、S2都闭合式,电阻R0和Rx是并联,Ux=U0=I0R0,
所以Rx=Ux/Ix=I0R0/Ix。
方法二:
实验电路图如图5所示:
闭合开关S,用电流表分别测出通过R0的电流I0和通过Rx的电流Ix。由于电阻R0和Rx是并联,Ux=U0=I0R0,所以Rx=Ux/Ix=I0R0/Ix。
方法三:
实验电路图如图6所示:
断开开关S,用电流表测出通过Rx的电流Ix,闭合开关S用电流表测出电路中的总电流I。由于电阻R0和Rx是并联,I0=I-Ix,
Ux=U0=I0R0=(I-Ix)R0,所以Rx=Ux/Ix=(I-Ix)R0 /Ix。
方法四:
实验电路图如图7所示:
闭合开关S1,断开S2,用电流表测出电路中的电流I,闭合开关S1、S2,用电流表测出通过Rx的电流Ix。由于开关S1闭合,S2断开时,电阻R0和Rx是串联,电源电压U=I(R0+Rx),而开关S1、S2闭合时,电路中只有Rx,电源电压U=Ux=IxRx,所以I(R0+Rx)=IxRx,因此Rx=IR0/(Ix-I)。
2.利用一只电流表和一个滑动变阻器测量导体的电阻
实验电路图如图8所示:
闭合开关S,把滑动变阻器的滑片移到阻值最大的位置(最大电阻为Rm)时,用电流表测出通过电路中的电流I,再把滑动变阻器的滑片移到阻值最小的位置时,再用电流表测出通过Rx的电流Ix,当滑动变阻器的划片移到阻值最大的位置时,电阻Rm和Rx串联,电源电压U=I(Rm+Rx),而当滑动变阻器的滑片移到阻值最小的位置时,电路中只有Rx,电源电压U=Ux=IxRx,所以I(Rm+Rx)=IxRx,因此Rx=IRm/(Ix-I)。
总之,用电表测量导体电阻的方法虽然多种多样的,但是只要我们根据所给出的条件,想办法设计出电路图,测出或求出待测电阻的电压和电流,再根据公式R=U/I就可以求出待测电阻的大小了。