对“伏安法测电阻”开放性试验的探讨
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摘 要：本文对“伏安法测电阻”实验展开探讨，介绍“伏安法测电阻”开放性实验的过程，阐述利用实验教学，培养创新能力的必要性。
关键词：伏安法测电阻；实验；创新精神和实践能力
中图分类号：G427 文献标识码：A
文章编号：1992-7711（2012）16-092-1
“伏安法测电阻”是电工基础中的一个重要的试验，它既结合了两种电表（电流表和电压表）的正确使用，又是后面“测定灯泡额定功率”试验的基础。在这个试验中，既考查了欧姆定律的掌握和运用，又考查了学生的基本电学试验技能。
对于学生而言，基本方法都能够掌握，但是如果出现变化，却常感到困难，不知从何入手。在此，本人就这种开放性试验的试验过程加以归纳探讨，帮助学生掌握这类试验的技巧和方法，培养学生的创新精神和实践能力。
一、只有电压表，增加一个已知阻值的定值电阻（已知最大阻值的滑动变阻器），如何测定待测电阻的阻值
基本思路：由于没有电流表，故通过Rx的电流值就无法直接测出，因此设法求出Rx的电流值是解决此类问题的关键。这要求学生能够联想到串联电路中电流相等的特点，并借助定值电阻（滑动变阻器的最大阻值）R0间接测出Rx的电流来找到解决问题的方法。
基本原理：利用串联电路电流处处相等的特点，将待测电阻Rx与已知阻值的定值电阻（已知最大阻值的滑动变阻器）R0串联在同一电路中，先用电压表测得R0两端的电压U1，根据欧姆定律得I=U1/R0，再把电压表换接在Rx的两端，测得Rx两端电压U2，根据公式Rx=U2/I就能计算出电阻Rx的阻值。如图1所示：
试验课题1：有一个阻值看不清楚的电阻Rx，我们要测出它的阻值但手边只有一个电池组，一只电压表，一只开关，一个定值电阻R0和几根导线，能否用这些器材测出Rx的阻值：设计一个电路，并说出你的测量方法。
实际电路（如图2）
测量方法：（1）按图2连接好电路；（2）闭合S，测出R0两端电压U1；（3）把电压表并接在Rx两端，闭合S。测出Rx两端的电压U2；（4）Rx的表达式为Rx=R0
二、只有电流表和一个已知阻值的定值电阻（或已知最大阻值的滑动变阻器），如何测定待测电阻的阻值
基本思路：由于没有电压表，故Rx两端的电压值无法直接测出，因此设法求出Rx两端的电压值是解题的关键，这要求学生能够联想到并联电路中电压的特点，并借助定值电阻R0（滑动变阻器的最大阻值）间接测出Rx的电压。
基本原理：利用并联电路中电压相等的特点，将待测电阻Rx与定值电阻R0并联在同一电路中，先用电流表测得R0的电流I1，根据公式U=I1R0得出Rx两端的电压，再用电流表测得Rx的电流I2.根据公式Rx=U/I2可计算出Rx的阻值（如图3）。
试验课题2：给你如下器材，一个电流表，一个标有“20Ω、1A”的滑动变阻器R0和待测电阻Rx，一个电池组，一个开关，导线若干，如何测定Rx的阻值，请你设计出电路图并写出试验步骤。
设计电路（如图4）。
实验步骤：（1）按图4连接好电路（滑片P放在阻值最大位置）；（2）闭合S，测出通过R0的电流I1；（3）断开S，把电流表串接在Rx分路上，闭合S测出Rx的电流I2；（4）Rx的表达式Rx=（I1R0）/I2。
三、只有电流表或电压表，一个定值电阻（阻值已知）或已知最大阻值的滑动变阻器，而且要求元件一次连接好不能改变位置，如何来测定未知电阻的阻值
基本思路：思路应遵循（一）（二）当中所谈到的，但是此类题要求元件不能改变位置，就要求学生能够联想到一些特殊元件的特殊性质（如：开关的闭合与断开；滑动变阻器的两个极限值，最小值和最大值等），再结合串并联中电流、电压的特点和欧姆定律得出结果。一般情况下，此类题目的方法比较多样。我们从具体例题中来探讨一下具体方法。
试验课题3：设计一个测未知电阻Rx的阻值的电路，给你如下器材：一个电流表，一个已知阻值的定值电阻R0和待测电阻Rx，一个电压未知的电池组，两个开关，导线若干，请你画出试验电路图，并写出试验步骤及Rx的表达式（要求：元件不能改变连接位置）。
【实验方法】
基本原理：由于没有电压表，不能直接测出Rx的电压，因此在不更换电流表位置的前提下得出Rx的电压是解题的关键，因此就要利用并联电路中各路互不影响和电压相等的特点，把定值电阻R0和Rx并联接入电路，电流表和其中一个开关接在干路上，另一个开关接在Rx的分路上，先闭合干路开关S，测得R0的电流I1，根据公式得U=I1/R0，再闭合干路开关S和支路开关S1，测得干路电流I2，根据并联电路电流特点得出Rx的电流为I2-I1，再根据欧姆定律得出Rx的阻值。
实验电路图（如图5）
实验步骤：（1）按图5连接好电路；（2）只闭合S测得通过R0的电流I1；（3）再提示闭合S、S1测得干路中电流I2；（4）Rx的表达式Rx=I1R0/（I2-I1）。