伏安法測小燈泡電阻實驗研究

張金花

（安徽省合肥市第五十六中學(xué)）

在伏安法測量小燈泡電阻實驗中，電路的接線方式有兩種，一種是電流表外接方式，另一種種是電流表內(nèi)接方式，在實際實驗過程中，采用哪種電路接線方式取得的效果更好，則需要通過實驗進行詳細(xì)的分析。

一、實驗階段

1.實驗器材與實驗準(zhǔn)備

在伏安法測量小燈泡電阻實驗中，需要用到的實驗器材主要有：電壓表、電流表、滑動變阻器、2.5V小燈泡、導(dǎo)線、開關(guān)、干電池等。在實驗前，首先要按照電流表外接方式將各個實驗器材連接起來，并對“+”“-”接線柱的連接進行檢查，然后對電壓表和電流表的量程進行檢查，確保電壓表的量程在0~3V，電流表的量程在0~0.6A。電流表外接方式如圖1所示。

圖1 電流表外接式

在實驗過程中，將滑動變阻器連接起來，并移動滑動變阻器的滑片。

圖2 電流表外接電路圖

2.實驗操作

在實驗過程中，首先將開關(guān)閉合，對電壓表、電流表的指針讀數(shù)進行記錄，然后開始移動滑片，觀察電壓表和電流表的讀數(shù)，并做好記錄，最后利用歐姆定律R=U/I計算小燈泡電阻。其記錄表如下所示。

實驗記錄表

二、分析與結(jié)論

1.實驗分析

在用伏安法測量小燈泡電阻實驗中，電壓表和電流表本身具有一定的電阻，在測量過程中，電壓表和電流表的內(nèi)電阻必然會對電壓和電流造成一定的影響，從而增加測量結(jié)果的誤差。在電流表內(nèi)接方式中，受電流表內(nèi)電阻的影響，會產(chǎn)生分壓作用，這也就意味著電壓表的讀數(shù)是小燈泡電阻兩端電壓和電流表兩端電壓的總和，而不是小燈泡電阻兩端的電壓，也就是說電壓表讀數(shù)U=Ux+UA，此時，根據(jù)歐姆定律Rx=U/I=（Ux+UA）/I計算出來的測量電阻就會比真實的小燈泡電阻Rx大。電流表內(nèi)接方式圖3所示。

圖3 電流表內(nèi)接方式

在電流表外接方式中，電壓表會起到分流作用，此時，電流表的讀數(shù)等于通過電壓表電流IV和通過小燈泡電流IX的總和，而不是等于通過小燈泡的電流，也就是說I=IV+IX，根據(jù)歐姆定律Rx=U/I=U/（IV+IX）計算出來的電阻會比小燈泡的真實電阻Rx小。

在實際測量過程中，由于電壓表和電流表本身的內(nèi)電阻是保持不變的，在電流表內(nèi)接方式中，如果小燈泡的電阻Rx比電流表的內(nèi)電阻大很多，此時的電流表分壓作用是可以忽略的，這時電壓表的讀數(shù)將會更加接近燈泡兩端的實際電壓，也就是說測量出來的電阻更加符合實際情況，因此，對于電阻比較大的燈泡，采用電流表內(nèi)接方式的測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。在電流表外接方式中，當(dāng)小燈泡的電阻要比電壓表的內(nèi)電阻小很多時，電壓表的分流作用可以不用計算，也就是說電流表的讀數(shù)更加接近小燈泡兩端的電流，測量出來的電阻更加符合實際情況，因此，對于電阻比較小的燈泡，采用電流表外接方式的測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

由于在實際測量過程中，無法對小燈泡的電阻進行初步判斷，也就導(dǎo)致無法準(zhǔn)確的判斷采用哪種電路連接方式，為避免這種現(xiàn)象，在實驗過程中，可以先按照圖連接電路，然后將電壓表的一端接線C空出來，用空出來的接線C先后接觸電流表的A、B接線，并對兩次電表的讀數(shù)進行比較。如果在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)發(fā)生了明顯的變化，這說明電流表的分壓作用比較明顯，因此，要將空出的接線C連接在電流表的A接線上，采用電流表外接方式；如果在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)電流表的讀數(shù)發(fā)生了明顯的變化，這說明電壓表的分流作用比較強，需要將空出的接線C連接在電流表的B端，采用電流表內(nèi)接方式。

2.實驗中常見故障分析

在實驗過程中，經(jīng)常會遇到一些故障，從而對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性造成一定的影響，因此，對這些常見故障進行分析是十分重要的。

（1）實驗過程中，電流表沒有讀數(shù)，而電壓表的讀數(shù)與電源電壓比較接近，造成這種現(xiàn)象的原因是電壓表串聯(lián)在電路中，或者小燈泡燈絲斷開。

（2）電壓表的讀數(shù)為零，隨著滑片P的移動，電流表的讀數(shù)發(fā)生改變，造成這種現(xiàn)象的主要原因是小燈泡出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

通過實驗可以看出，采用伏安法測量小燈泡電阻時，由于小燈泡的電阻比較小，采用電流表外接式電路能獲得更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果，因此，在實際實驗過程中，要盡量采用這種電路，從而最大限度地減小測量誤差。

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［2］喻奇林，謝偉.伏安法測量小燈泡的電阻［J］.中學(xué)生數(shù)理化：八年級物理：人教版，2010（02）：132-133.

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