定义 利用电压表测两端电压、电流表测通过电流,依据欧姆定律 $R=U/I$ 计算电阻值的实验方法。
从哪来 建立在 4.1 解题步骤 之上。需遵循“明确原理→选择器材→设计电路→规范操作→数据处理”的逻辑链条,将抽象原理转化为可执行的实验流程。
为什么 电阻是导体对电流阻碍作用的物理量,无法直接测量。根据欧姆定律,在纯电阻电路中,导体两端电压 $U$ 与通过电流 $I$ 的比值恒定且等于电阻 $R$。因此,通过分别测量 $U$ 和 $I$ 这两个可直接读取的量,即可间接求出 $R$。这是“间接测量法”的典型应用,核心在于消除系统误差(如电表内阻影响)并减小偶然误差。
适合:逻辑严密、擅长理论推导的学生**
从电表内阻出发进行误差分析。
1. **电流表内接法
电压表测的是 $R_x$ 和 $R_A$ 的总电压,$U_{测} = U_x + U_A$,故 $R_{测} = R_x + R_A > R_x$,测量值偏大。适用于 $R_x \gg R_A$ 的大电阻。
2.
电流表外接法:电流表测的是 $R_x$ 和 $R_V$ 的总电流,$I_{测} = I_x + I_V$,故 $R_{测} = \frac{R_x R_V}{R_x + R_V} < R_x$,测量值偏小。适用于 $R_x \ll R_V$ 的小电阻。
结论:比较 $\sqrt{R_A R_V}$ 与 $R_x$ 的大小,若 $R_x > \sqrt{R_A R_V}$ 选内接,否则选外接。
适合:形象思维强、对抽象公式不敏感的学生**
使用“大内小外”口诀配合生活类比。
1. **类比
把电流表想象成“粗水管”(内阻小),电压表想象成“细水管”(内阻大)。
2.
内接(大电阻):如果待测电阻很大(像粗管子),电流表的小阻力(内阻)相对于它来说微不足道,但电压表并联上去会分流(虽然少,但相对小电阻影响大),所以让电流表串联在“大电阻”前面,电压表测总压,误差主要来自电流表分压,但相对误差小。
3.
外接(小电阻):如果待测电阻很小(像细管子),电压表的大内阻并联上去几乎不分流,电流表测的电流基本等于流过电阻的电流,误差小。
口诀:电阻大,内接法;电阻小,外接法。(“大内小外”)
适合:动手能力强、喜欢实验探究的学生**
通过“试触法”动态判断。
1. **操作
将电压表的一个接线柱固定,另一个接线柱在电流表的前后两个接线柱间快速切换(试触)。
2.
观察:
- 若电流表示数变化明显,说明电压表分流作用大(即 $R_x$ 较小,接近 $R_V$),应采用
电流表外接法(此时电压表直接测 $R_x$,避免分流误差主导)。
- 若电压表示数变化明显,说明电流表分压作用大(即 $R_x$ 较大,接近 $R_A$),应采用
电流表内接法(此时电流表直接测 $R_x$,避免分压误差主导)。
3.
原理:谁的变化大,说明谁引入的误差大,就避开那种接法。