电阻测量仪制作流程与中考链接

来源 :中国教育探讨与实践 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wumingxiaoziwoaini
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  引导探究:
  同学们在学习了利用欧姆定律测量未知电阻后,老师引导同学们思考:可不可以制作一个直接测量电阻大小的仪器呢?学校物理小组同学经过与老师的交流,成功地制作了一个电阻测量仪。下面是制作流程,同学们不妨跟他们学习一下,也试着做一个。
  1.所用器材:电源(电池组)、定值电阻R0、电流表、开关及导线若干。
  2.电路图
  3.实验原理:通过电流表示数的变化反映A、B间连入的电阻的变化,并在电流表的表盘标出对应的阻值即可。
  4.调试过程:
  (1)确定:“0Ω”位置:当A、B两点直接相连时,电路中的总电阻是R0,电源电压设为U,由欧姆定律I=U/R得,电流表的示数为U/R0,此时U/R0就是“0Ω”处,在电流表上的此处标上:“0”
  (2)当A、B两点间连入某一阻值为R1的电阻时,电流表的读数为I1,在电流为I1处标上阻值R1。更换多种阻值的电阻进行多次实验,在电流表上标出多处电阻值。
  (3)当A、B两点间连入某一阻值为Rx的电阻时,电流I=U/(R0+Rx),此时Rx=U/I-R0,由此可知,电流与待测电阻不成正比,则标出的阻值刻度应该是不均匀的,而且待测电阻随着指针的右偏(电流变大)而减小,即电流越小待测电阻越大,最后形成了如右图所示的表盘。
  现在你知道怎样制作电阻测量仪了吧!尽管物理小组同学做出的电阻测量仪可能不够精确,但是可以粗略地测量一些电阻的大小。而且,物理小组同学的想法很好,他们的这种创新思维及勤于动手的好习惯值得我们去学习哦!
  中考链接:
  1.(2003·天津)某校科技小组自制一台可以测量电阻阻值的欧姆表,如图所示,欧姆表电路由一只灵敏电流表G,定值电阻R0,滑动变阻器和干电池(设电压不变)组成。使用时可把待测电阻接在A、B两端。为了能直接从灵敏电流表表盘上读出A、B端接入的电阻的阻值,需在表盘上重新标注A、B间所测的电阻的阻值数。当将A、B两端直接连接在一起时,调节滑动变阻器使灵敏电流表指针偏转到最大位置处(满偏),已知此时灵敏电流表内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻R0的总阻值为15Ω。问:
  (1)在该欧姆表指针满偏的位置处,盘面应标注的示数是多少?
  (2)当A、B间断开时,该欧姆表指针所指的位置处,盘面应标注的示数是多少?
  (3)该欧姆表表盘正中间位置处应标注的示数是多少?简要说明为什么?
  (4)该欧姆表表盘上的刻度值是否均匀?请从电路原理上说明理由。
  根据以上制作流程及分析得到解题过程如下:
  解:(1)當AB直接连在一起时,AB间所接电阻为零,所以满偏位置处盘面应标注的示数为零。
  (2)当AB断开时,AB间电阻无穷大,示数最小(零位置),此位置应标电阻值(无穷大)。
  (3)表盘正中间的位置应标注示数是15Ω。
  因为指针指在表盘中间位置时,电流表中的电流是指针满偏时的一半,由欧姆定律I=U/R
  可知,当U不变时,电流减半,所以此时电路中的总电阻应是满偏时电阻的2倍,而原来的总电阻是15Ω,故这时AB间连入的电阻也是15Ω。
  (4)表盘上的刻度值是不均匀的。
  理由:设电流表内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻R0的总阻值为R总(15Ω),设接入的待测电阻为Rx;由电流表表盘刻度均匀可知:电流表指针偏转角度与通过的电流成正比;若电流I与待测电阻Rx也成正比,则欧姆表的刻度也应该是均匀的.但是根据电路有:I=U/(R0+RX)得到Rx=U/I-R0,可见Rx与I不成正比,所以欧姆表刻度不均匀。
  2.(2010年浙江省绍兴市)某科技创新小组制作了一个直接测量电阻阻值的仪器,称之为欧姆表。连接的电路如图,制作步骤如下:
  (1)在A与B之间连接导线,调节滑动变阻器R1,使电流表示数为0.6A(即满量程),把电流表的“0.6A”刻度线标为“0Ω”;
  (2)保持滑动变阻器R1不变,当在AB之间接一阻值为80Ω电阻时,电流表示数为0.3A。此时滑动变阻器R1的有效阻值为Ω,把“80Ω”数值标在电流表刻度“0.3A”处;
  (3)据此原理,通过计算可把电流表刻度改为相应的电阻值,则在电流表刻度为“0.4A”处应标的电阻值是Ω;
  (4)用此欧姆表能直接测量接入AB问导体的电阻阻值。
  请写出按此方法制成的欧姆表刻度与电流表刻度的两处不同点:
  根据以上制作流程及分析得到解题过程如下
  解:(2)设电源电压是U,
  由欧姆定律得:I1=U/R1
  即:0.6A=U/R1①,
  I2=U/(R1+R)
  即:0.3A=U/(R1+80Ω)②,
  由①②解得:U=48V,R1=80Ω.
  (3)当电流I3=0.4A时,
  I3=U/(R1+R′)=48V/(80Ω+R′)=0.4A,
  解得:R′=40Ω;
  (4)①由题意知,欧姆表的零刻度线在最右端,而电流表零刻度线在最左端;
  流过欧姆表的电流I=U/(R1+R)
  则R=U/I-R1,
  ②由此可见:R与I不成正比,欧姆表刻度线不均匀。
  故答案为:(2)80;
  (3)40;
  (4)欧姆表零刻度线在右端;欧姆表刻度线不均匀。
  总结:在教学中只要引导学生成功地制作了一个电阻测量仪,对此类中考题的解答就会得心应手,一是完成了教学工作;二是培养了学生的动手能力;三是培养了学生的解题能力。
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