欧姆定律实验专题总结

与欧姆定律相关的实验总结

一.常见错误及现象

1.新电池没有去掉绝缘包装,或各界电池之间连接不正确:电路中没有电流

2.连接电路是没有将开关断开:电路刚连接完整电流表就有示数了,还有可能烧毁待测电阻,电流表或电压表.

3.滑动变阻器同上接或同下接:拨动滑变,对电路中的电流,电压无影响,其中同上接电流较大,同下接电流较小.

例 如图所示,是某同学测电阻的实验电路.闭合开关.观察到电流表、电压表指针均稍有偏转,产生这一现象的原因可能是( B )

A.滑动变阻器短路

B.滑动变阻器连入电路中的阻值较大

C.定值电阻开路

D.定值电阻的阻值较大

4.电流表或电压表连接错误:

1)二者位置颠倒:电流表无示数,电压表示数接近电源电压

2)量程接错:测出的数值误差太大(满偏)或可能损坏电表

3)正,负接线柱接反了:指针反转,可能损坏电表.

例 为测量待测电阻Rx阻值,小敬设计了如图所示的电路,R0的阻值已知且电源电压不变,她 不能 测出Rx的阻值,因为 其中一次电压表的“+”、“-”接线柱接反了 .

4)电表自身发生短路或断路:开路都会导致没有示数,而电流表开路还会导致其所在支路开路;若短路,电流表无实数,而电压表却会使与它并联的元件被短路

例 做电学实验时,如图所示连接电路,闭合开关时,灯泡正常发光,电压表示数正常,但电流表指针不动,这可能是( D )

A.电流表已烧坏,致使电路不通

B.电流表完好,但未与导线接牢

C.灯L的灯座接线短路

D.电流表接线处碰线

5.电路接触不良/接线松动:实验中电表指针不停摆动,无法读数.

5.闭合开关前没有把滑变调到阻值最大处:闭合开关时可能烧毁电表或被测电阻

6.整理实验器材室,没有断开开关就去拆其他元件:可能造成短路或其他故障

二.伏安法测电阻电流表内接或外接引起的误差

测电阻有电流表“外接法”(如下图a)和电流表“内接法”(如下图b)两种选择,两种电路测量电阻都有误差.

1.当用电流表外接法时,电压表测量值U等于待测电阻两端电压的真实值,电流表测量值I实际上是通过待测电阻中的电流和通过电压表(电压表是一个可显示其两端电压的阻值很大的电阻)的电流之和,这样电流表测量值I大于待测电阻中的真实电流. 根据R=U/I可知,当用电流表外接法时,待测电阻测量值R小于待测电阻真实值.根据上面的分析可知:当用电流表外接法时,待测电阻阻值越小,实验误差越小

2.当用电流表内接法时,电流表测量值I等于通过待测电阻的电流真实值,而电压表测量值U实际上是待测电阻两端的电压和电流表(电流表是一个可显示通过自身电流的电阻)两端的电压之和,这样电压表测量值U大于待测电阻两端的真实电压.根据R=U/I可知,当用电流表内接法时,待测电阻测量值R大于待测电阻真实值.根据上面的分析可知:当用电流表内接法时,待测电阻阻值越大,实验误差越小.

三.对实验数据的处理

1.不论是验证电流与电压,电阻关系的实验,还是测量电阻的实验,所得数据在误差允许范围内的才作为实验数据,对于错误数据要舍去.

例 在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验中,小华设计了实验电路图(a)通过改变电阻R两端的电压,电流表、电压表的示数如表中所示,对表格中的数据进行分析,

2.对于除不尽的小数,通常,题目中的数据最多保留几位就保留几位,如果有具体要求,就按要求作答,但绝对不允许最终结果为分数.

3.对于一般的电阻,”处理表中所记录的数据”以为着要求每次测量得出的电阻值的平均值

四.实验中滑动变阻器规格的选择:

主要关注根据实验数据及要求,该实验中用到的滑变最大阻值

例 探究电流与电压、电阻的关系.

提出问题:通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?

猜想:③导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.

实验器材:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一只,开关一个,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),滑动变阻器(20Ω 2A,50Ω 1A),导线若干.

小红在探究猜想③时,先将5Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片,使与电阻并联的电压表的示数为1.5V,并记下电流值;当小红将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,在不改变滑动变阻器滑片的情况下闭合开关,则电压表的示数变大.移动滑动变阻器滑片,使电压表的示数为1.5V,并记下电流值;再改接15Ω的电阻,重复上述实验,得到了表二中的实验数据.分析数据得出,猜想③是正确的.

表二

50Ω 1A .

分析:在电阻由5Ω→10Ω→15Ω时,滑动变阻器和定值电阻是串联的,电流相等,电源电压是4.5V,定值电阻的电压是1.5V,则滑动变阻器两端的电压是3V,滑动变阻器接入电路的电阻最大是30Ω,最大电流是0.3A,所以滑动变阻器选择50Ω、1A.

,那么画出的电路图中开关也应是闭合的

3.正确选择电表量程,通常的提示有:①实验器材的规格;②表盘示意图下方的连接;③电源的大小(干电池的节数).

4.正确连接导线,导线要连接分明,不能穿过仪器

六.关于小灯泡电阻的测量

由于灯泡的灯丝由金属钨组成,其阻值随温度(该实验结论中,一定是温度影响电阻,而不是电压或小灯泡亮度)的升高而增大,且变化较大,故绝对不能将多次测量的数据取平均值来计算小灯泡电阻,要注意”同时性”,只能说”小灯泡正常工作时的电阻”(即额定电压下),或”该电压下(该时刻)小灯泡的电阻”.常见的,还有错误分析:该处理有什么不当之处,为什么?

例 在测定标有“2.5V”字样的小灯泡电阻的实验中:

(2)通过实验得到了三组U和I的数据(如表).当灯泡两端电压为3.0V时,电流表示数如上右图,请将读数填入表格中.

(3)小灯泡正常发光时的电阻为 10Ω .

另: 从表中可以看出计算出的三次小灯泡电阻不相等,你认为可能的原因是 灯泡电阻与温度有关,即灯丝的电阻随温度的升高而增大 .

七.欧姆定律的应用(特殊测未知电阻阻值的方法)

此类题目虽然变化多样,但总的需把握:要能用已知量表示待测量,伏阻法和安阻法中都至少要有三个已知量(测量量)

例 (2009•天津)某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx阻值,图中可实现测量Rx阻值的正确电路图是( ACD )

A. B. C. D.

分析:A、当开关闭合时,R0短路,电压表测电源电压,设此时示数为U1,当开关断开时,R0与RX串联,电压表测RX的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端的电压为U1-U2. 根据串联电路电流处处相等可列出等式:(U1-U2)/R0=U2/Rx,推导得出RX=U2 *R0/(U1-U2),故此电路可以测出RX阻值.

B、当开关闭合时,RX被短路,电压表测电源电压,当开关断开时,RX与R0串联,电压表仍测电源电压,无法推导出通过RX的电流,故此电路不能测出RX阻值.

C、当开关掷到1档时,只有RX接入电路,电压表示数等于电源电压,设此时示数为U1,当开关掷到2档时,RX与R0串联,电压表测RX的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端电压为U1-U2.根据串联电路电流处处相等可列出等式:U2/Rx=(U1-U2)R0,推导得出RX= U2* R0/(U1-U2),,故此电路可以测出RX阻值.

D、当开关掷到1档时,只有R0接入电路,电压表示数等于电源电压,设此时示数为U1,当开关掷到2档时,RX与R0串联,电压表测R0的电压,设此时示数为U2,则此时RX两端电压为U1-U2.根据串联电路电流处处相等可列出等式:U2/R0=(U1-U2)/RX,推导得出RX= (U1-U2)* R0/U2,故此电路可以测出RX阻值.

例 利用如图所示的电路可以测定未知电阻R的阻值,已知电源两端电压恒定,请将下面的实验步骤补充完整:

(1)将单刀双掷开关S接b,读出电流表的示数为I1;

(2)将单刀双掷开关S接a,

调节电阻箱的旋钮使电流表的示数仍为I1 ;

(3)读出电阻箱的阻值R0=60Ω,则R的阻值为 60Ω .

例 (2007•哈尔滨)同学们要测量电阻Rx的阻值(其阻值约几百欧),实验室能提供的器材有:干电池两节、电流表、电压表、滑动变阻器(“100Ω、2A”)、开关各一只、导线若干.

1)某同学设计的实验电路如图所示,并要用此电路测量待测电阻Rx的阻值,你认为这个方法是否可行?简述你的观点.

(2)如果上述方法可行,画出电路图,并写出主要实验步骤和Rx表达式.如果上述方法不可行,请你利用题中已有的器材设计出一种可行的实验方案.画出电路图,并写出主要实验步骤和Rx表达式.

(1)可行,因为按此电路进行测量,可不去读电流表示数,根据滑动变阻器处于最大阻值处和最小阻值处电压表的示数,也能求出Rx;

(2)实验的电路图如下所示,只读出电压表的示数,不读电流表的示数.

①按图连接电路,闭合开关,保持滑片P在b端即最大阻值处,此时滑动变阻器接入电路的阻值是100Ω,记下电压表示数为 U1;

②移动滑片P至a端即最小阻值处,此时滑动变阻器接入电路的阻值是0Ω,电源电压全部由待测电阻承担,记下电压表示数为U2(即为电源电压);

③根据电源电压是一个定值,可得出一个等式U2=U1+U1* Rab /Rx,推理得出表达式:Rx= (100*U1)/(U2-U1)(Ω).


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