中學(xué)生做實(shí)驗(yàn)
電阻的檢測(cè)是恒流電路題中的重點(diǎn)，也是中學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。 基礎(chǔ)差的中學(xué)生感到無(wú)法思考是常有的事。 雖然各種類型的問(wèn)題保持不變。 這個(gè)“宗”就是各個(gè)穴位的基礎(chǔ)知識(shí)和基本規(guī)律。 只有扎實(shí)的基本功，才能找出題型的優(yōu)劣勢(shì)，有的放矢地解決。
這就要求中學(xué)生熟練掌握恒流電路的基本知識(shí)，能夠靈活運(yùn)用各種內(nèi)阻檢測(cè)方法，從而提高中學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力。
一、測(cè)量?jī)?nèi)阻的歐姆表
一、歐姆表的結(jié)構(gòu)與原理
其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由三部分組成：G為靈敏電壓表，電阻為Rg，滿偏置電壓為Ig。 R為可變電阻，俗稱零內(nèi)阻，電池的電動(dòng)勢(shì)為E，電阻為r。
測(cè)量歐姆檔內(nèi)阻的原理是：閉路歐姆定理。
從電壓的表達(dá)式可以看出，雖然通過(guò)電壓表得到的電壓與被測(cè)內(nèi)阻不成反比，但存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻通過(guò)測(cè)量相應(yīng)的電壓。 這是歐姆表測(cè)得的內(nèi)阻。 阻力的基本原理。
需要特別強(qiáng)調(diào)的是，表盤中間刻度值與所選檔位的倍數(shù)等于檔位的阻力。
兩基極短路時(shí)，外接無(wú)內(nèi)阻。 然后水表的指針指向表盤的最右端。
對(duì)于不同檔位，將中間刻度值與所選檔位的倍數(shù)相加得到的值即為該檔位的阻值。
2、使用注意事項(xiàng)：
(1)歐姆表指針偏角越大，被測(cè)內(nèi)阻越小，所以它的刻度剛好與電壓表、電壓表的刻度相反，即左邊大，右邊大右邊較小； 電壓表和電壓表的刻度是均勻的，歐姆表的刻度是不均勻的，左密右細(xì)。 這是因?yàn)殡妷汉蛢?nèi)阻之間的關(guān)系既不是反比也不是正比。
(2) 萬(wàn)用表上的黑、紅端子表示+、-極。 黑色底座接內(nèi)部電池的負(fù)極，紅色底座接電池正極，電壓總是從紅表筆流入，從黑表筆流出。
(3)檢測(cè)內(nèi)阻時(shí)，每換一檔都要調(diào)零
(4)測(cè)試時(shí)，指針應(yīng)盡量靠近滿刻度的中心。 （通常在以中位數(shù)刻度為中心的 1/3 區(qū)域）。 如果發(fā)現(xiàn)指針偏角過(guò)大，即指針指向的位置偏左太遠(yuǎn)，說(shuō)明所選檔位偏大，應(yīng)將檔位調(diào)小一些。 如果發(fā)現(xiàn)指針偏角太小，即指針?biāo)傅奈恢闷姨h(yuǎn)，說(shuō)明所選檔位太小，應(yīng)將檔位調(diào)大一些。
(5)測(cè)試時(shí)，被測(cè)內(nèi)阻應(yīng)與電源和其他設(shè)備斷開(kāi)。
(6)測(cè)試時(shí)，右手不能同時(shí)觸及底座，因?yàn)槿梭w是內(nèi)阻。
(7)使用后，將選擇開(kāi)關(guān)旋離歐姆位置，通常將其旋至交流電流最高端或OFF位置。
二、伏安法測(cè)量?jī)?nèi)阻
1.原理：部分電路歐姆定理
2.控制電路的選擇
有兩種類型的控制電路：
限流電路（如圖2所示）；
分壓電路。 （如圖3所示）
(1)限流電路：將電源與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變電路中的電流。 但電壓的變化是有一定范圍的（不可能再現(xiàn)零位）。 優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能； 通常當(dāng)兩個(gè)控制電路都可用時(shí)，優(yōu)先使用限流電路。
(2)分壓電路：將電源和滑動(dòng)變阻器的輸出端串聯(lián)，然后從滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片(滑動(dòng)桿的一端)和內(nèi)部的一個(gè)接線端引出導(dǎo)線電阻絲。 如圖3所示，其輸出電流由p之間的內(nèi)阻決定，因此其輸出電流的范圍可以從零變化到接近電源的電動(dòng)勢(shì)。 在以下三種情況下，必須使用分壓電路：
①要求從零開(kāi)始改變檢測(cè)值或繪制伏安特性曲線。
②滑動(dòng)變阻器的輸出值遠(yuǎn)小于被測(cè)內(nèi)阻的阻值。
③電流表和電流表的電阻值小于電路中的電流和電壓。
3.檢測(cè)電路
由于電壓表和電流表都有內(nèi)阻，所以檢測(cè)電路有兩種：
電壓表內(nèi)部連接（如圖4所示）
電壓表外接（如圖5）
②如果不知道RV、RA和待測(cè)內(nèi)阻RX，可采用試算法。 （見(jiàn)圖 6）
當(dāng)電流表的一端分別接在a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)，如果電壓指示的數(shù)字有明顯變化，說(shuō)明兩種情況下電流表的讀數(shù)相差不大，但在一種情況下case電壓表的偏差肯定比較大，所以電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)步驟，需要保證電壓表的讀數(shù)準(zhǔn)確，所以選擇內(nèi)接法；
如果電流指示有明顯變化，說(shuō)明兩種情況下電壓表的讀數(shù)差別不大，但有一種情況下電流表的讀數(shù)肯定有比較大的偏差。 因此，為保證電流表讀數(shù)準(zhǔn)確，采用外接法。
4.伏安法測(cè)量?jī)?nèi)阻電路的改進(jìn)
圖7和圖8所示的兩個(gè)電路可以消除水表電阻引起的偏差。
三、測(cè)量?jī)?nèi)阻的橋式電路
1.原理：圖9所示的電路稱為橋式電路，通常
接下來(lái)，電壓通過(guò)電壓表。 但當(dāng)滿足一定條件時(shí)，電壓表不能通過(guò)電壓，這種狀態(tài)稱為“電橋平衡”。
由于R1和R3的上端由同一根導(dǎo)線連接，因此R1和R3的上端電位相同。 電橋平衡時(shí)，圖中A、B點(diǎn)電位相等，R1、R3兩端電流相等（置U1）；
并且由于A點(diǎn)和B點(diǎn)的電位相等，所以不會(huì)有電壓通過(guò)電壓表。 這時(shí)，電壓表的通路可以去掉（如圖9-2所示）。
電路結(jié)構(gòu)可視為：R1R2串聯(lián)，R3R4串聯(lián)，再并聯(lián)； 因?yàn)閮蓷l通路的總電流相等，所以R2和R4兩端的電流也相等（設(shè)為U2）。
根據(jù)串聯(lián)電路的電流分配關(guān)系：
可以得到橋梁的平衡狀態(tài)。
2、電橋平衡條件：R1×R4=R2×R3
三、檢測(cè)方法
如圖10所示，接好電路，R1、R2為定值內(nèi)阻，R3為可變內(nèi)阻盒（只能直接讀數(shù)值），Rx為待測(cè)內(nèi)阻。 調(diào)整 R3 使電壓表讀數(shù)為零，應(yīng)用平衡條件，找到 Rx。
四。 “半偏法”測(cè)量?jī)?nèi)阻
1.用“半偏法”測(cè)量電流表的阻值
(1)檢測(cè)方法：用半偏壓法測(cè)量電壓表的阻值(如圖11所示)，
R為滑動(dòng)變阻器，R0為內(nèi)阻盒，G為被測(cè)電壓表。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，先關(guān)閉S1，關(guān)閉S2，調(diào)節(jié)R使電壓表指針滿偏； 然后關(guān)閉S2，調(diào)整R0，使電壓表的讀數(shù)為滿偏值的一半。 我們感覺(jué)此時(shí)內(nèi)阻盒的阻值等于電壓表的阻值。 （注意：實(shí)驗(yàn)前，變阻器的阻值要放在最大位置；調(diào)節(jié)R0時(shí)，R不動(dòng)）
(2)檢測(cè)原理：
S2開(kāi)路時(shí)，設(shè)置電壓表滿偏置電壓
(3)設(shè)備選擇：由以上原則可知，S2通斷時(shí)，近似感覺(jué)支路電流不變，條件是R>>Rg。 因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇應(yīng)滿足：①電源的電動(dòng)勢(shì)盡量大（保證電壓表能調(diào)到滿偏），②R盡量大（保證總電壓）電路中的電壓幾乎恒定）。
(4)偏差分析
由于R0和Rg并聯(lián)，雖然滿足R>>Rg，但電路總內(nèi)阻仍會(huì)略有增加，導(dǎo)致電路實(shí)際電壓略有下降。 因此，當(dāng)通過(guò)電壓表的電壓等于全偏置電壓的一半時(shí)， R0 兩端的電壓略高于全偏置電壓的一半。 根據(jù)并聯(lián)電路電壓分布關(guān)系：
因此，R0略大于Rg，即電壓表的電阻檢測(cè)值略大于實(shí)際值。
2.用“半偏法”測(cè)量電流表的阻值
(1)檢測(cè)方法：(如圖12所示)
實(shí)驗(yàn)時(shí)，將R1的滑片P置于左側(cè)，閉合S1、S2，調(diào)整R1，使電流表讀數(shù)滿； 保持R1不變，斷開(kāi)S2，調(diào)整R0，使電流表讀數(shù)為滿刻度的一半。 此時(shí)，我們覺(jué)得：RV=R0。
五、用“等效替代法”測(cè)量?jī)?nèi)阻
1、等效代入法是在檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)被測(cè)內(nèi)阻的電壓（或兩端電流）等于通過(guò)內(nèi)阻盒的電壓（或兩端電流）。
如圖13所示，將SPDT開(kāi)關(guān)調(diào)至a，閉合S1調(diào)節(jié)R，使電流表讀數(shù)為I0； 保持R不變，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥至b，調(diào)整R0使電流表讀數(shù)仍為I0，則內(nèi)阻盒的阻值等于待測(cè)內(nèi)阻的阻值。
如圖14所示，將SPDT開(kāi)關(guān)調(diào)至a，閉合S1調(diào)節(jié)R，使電流表讀數(shù)為U0； 保持R不變，將SPDT開(kāi)關(guān)撥到b，調(diào)整R0使電流表讀數(shù)仍為U0，則內(nèi)阻 盒子的阻值等于電流表的阻值。
3、注：主要部件為內(nèi)電阻箱和單刀雙擲開(kāi)關(guān)。 分壓控制電路可用在實(shí)線框內(nèi)。
六、內(nèi)阻測(cè)量公式估算法
公式估算法主要是分析串并聯(lián)電路的特性和整個(gè)電路的知識(shí)，計(jì)算出待測(cè)內(nèi)阻值。
圖15是檢測(cè)內(nèi)阻Rx的電路，Rx為待測(cè)內(nèi)阻，R為保護(hù)內(nèi)阻，其阻值未知，R1為已知定值內(nèi)阻電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)步驟，電源電動(dòng)勢(shì)為E不詳，S1、S2為單極雙擲開(kāi)關(guān)，A為電壓表，其阻值不計(jì)。
(1)檢測(cè)Rx的步驟是：S2閉合d，S1閉合a，記下電壓表的讀數(shù)I1，然后閉合S2到c，閉合S1到b，記下電壓表的讀數(shù)I2。
分析解決方案：
當(dāng)S2接d，S1接a時(shí)，Rx的電流Ux=I1Rx
當(dāng)S2接c，S1接b時(shí)，R1上的電流U1=I2R2
在不改變電阻R的情況下，Ux=U1