电学设计实验中定值电阻的作用

专题5 探究电流与电压、电阻的关系探究电流与电压、电阻的关系是欧姆定律一章中的重要实验，是得出欧姆定律的必做实验，也是中考电学最常考的电学实验之一。

通过实验的探究有助于对欧姆定律的正确理解，为学好欧姆定律这一章打下良好的基础。

一、探究电流与电压的关系实验1、实验方法：控制变量法2、实验器材（七种）及电路图：电流用电流表测量，电压用电压表测量，还必须有电源、开关、导线另外还有电阻、滑动变阻器，共七种。

电路图如下图：3、实验过程：保持定值电阻阻值不变，多次移动滑片，改变电阻两端的电压，测量通过电阻的电流，将测的数据记录到表格里。

电阻R＝Ω4、实验结论和图像：在导体电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。

根据实验数据可绘出U-I图像如下：5、滑动变阻器的主要作用：改变导体两端的电压，从而改变电路中的电流，以便多次测量，找到电流与电压的关系。

例题1 （2021辽宁大连）某同学探究“电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压的关系”，实验器材有：两节干电池，滑动变阻器、电流表、电压表、10Ω的定值电阻及开关次数电压U/V 电流I/A123考点透视迷津点拨与点对点讲各一个，导线若干。

（1）图甲是该同学连接的部分电路，请用笔画线，将图中的实验电路连接完整；（2）闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从b端向a端滑动，观察到电流表示数逐渐变大。

当滑片滑到a端时，电流表示数如图乙所示，接下来的操作是：。

（3）进行实验，记录的实验数据如下表：电阻R＝10Ω实验次数 1 2 3 4 5 6电压U/V 0.6 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6电流I/A 0.06 0.10 0.14 0.18 0.22 0.26②分析图象得出的探究结论是：____ __。

【答案】（1）见解析（2）电流表的量程改用0~0.6A （3）①见解析②当电阻一定时，电流与电压成正比。

【解析】（1）探究“电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压的关系”实验中，定值电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量定值电阻电压。

电学实验总结（答案版）【探究性、测定性实验对比】实验名称探究电流与电压的关系探究电流与电阻的关系测量定值电阻的阻值测量小灯泡的阻值测量小灯泡的电功率方法/原理控制R 不变，U→I控制U 不变，R→IIU RP=UI电路图滑动变阻器的作用保护电路改变电阻两端的电压控制电阻两端电压不变改变电阻两端的电压改变小灯泡两端的电压多次测量的目的得到多组数据，使实验结论更具有普遍性得到多组数据，取平均值减小误差测量小灯泡在不同电压下的阻值测量小灯泡在不同电压下的实际功率实验结论在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比-灯丝电阻随温度变化而变化（灯丝电阻随温度的升高而变大）小灯泡的实际电压越大，实际功率越大，小灯泡越亮图像【特殊方法测电阻思路】方法条件电路图示例说明安阻（双安）2电流表，1开关，已知电阻，待测电阻，并联目的是得出两个支路的电流安阻1电流表，2开关，已知电阻，待测电阻，并联安阻1电流表，2开关，已知电阻，待测电阻，串联局短滑变滑到两端，思路同局短已知电阻伏阻（双伏）2电压表，1开关，已知电阻，待测电阻，串联目的是得出两个电阻的电压伏阻1电压表，1开关，已知电阻，待测电阻，串联局短局短得到电源电压，滑变滑两端思路同局短已知电阻伏阻1电压表，3开关，已知电阻，待测电阻，串联思考：如果改成测小灯泡正常工作的电阻（或额定功率），选择哪个图能实现？安阻（测正常工作电阻或额定功率）1电流表，3开关，已知电阻，待测灯泡，并联思考：步骤如何操作？如果电流表和已值电阻换位置可以吗？等效1电压表/电流表，3开关，待测电阻，电阻箱、（滑变），串联/并联思考：为什么操作中要先闭合待测电阻支路的开关？等效（测额定功率或正常工作电阻）1电压表，2/3开关，待测灯泡，电阻箱、滑变串联等效（半偏）1电流表，1开关，待测电阻，电阻箱，串联思考：这个的测量步骤是？【习题总结答案】1、学习小组在“探究电流与电压的关系”实验中，连接的部分电路如图甲所示。

高中电学实验第一讲：电阻的测量方法及原理一、伏安法测电阻1、电路原理“伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。

电路图如图一所示。

如果电表为理想电表，即 R V=∞，R A=0用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。

但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。

如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？若将图一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流表内接法，则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大内小外”。

2、误差分析（1）、电流表外接法由于电表为非理想电表，考虑电表的内阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为ab间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测 = U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值)可以看出，此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R)（ 2）、电流表内接法其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和，故：R测 = U/I = RA+R > R此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为: δ内= ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即"大内"；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。

3、电路的选择（一）比值比较法1、“大内”：当 R >> RA 时，，选择电流表内接法测量，误差更小。

教学设计第十六章电压电阻第3节电阻教学目标【知识与技能】1.知道什么是电阻,理解电阻是导体本身的一种性质.2.知道电阻的单位及其换算关系.3.理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关.【过程与方法】1.探究影响电阻大小的因素,培养学生观察、分析、比较、概括的能力.2.进一步学习体会研究问题的一种方法──控制变量法.【情感态度与价值观】1.激发学生对电阻大小与哪些因素有关产生兴趣,积极动手进行实验和观察实验.2.在实验探究中,学习科学家研究问题的方法,培养严谨的习惯和实事求是的态度.教学重难点【重点】影响电阻大小的因素.【难点】电阻的概念.教学准备【教师准备】多媒体课件、电阻定律演示器、干电池组、开关、导线若干、电流表等.【学生准备】铝导线、铜导线实物、干电池组、开关、导线若干、电阻定律演示器等.教学过程一、情景导入出示预先准备好的几种电线:比如家庭用导线、电缆线、高压输电线等(如图所示)。

提问:这些是什么?导线芯是什么材料?我现在带来了两种导线，大家看一下电线芯的外面包了一层橡胶或塑料,是不容易导电的绝缘体，导线的芯是用什么材料做成的?观察并回答:常用的导线通常是用铜或铝做芯。

[过渡语]我们知道,钢、铁也是导体,又多又便宜,那么为什么不用钢、铁来做导线呢?学完这节课你就明白什么原因了。

二、新知构建(一)、电阻演示1:如图1所示,将一个电流表、两节干电池、一个开关和一段镍铬合金线连接电路,并读出电流表的示数，记入实验数据表格。

演示2:如图2所示,把和演示1相同的一个电流表、两节干电池、一个开关,只是把一段镍铬合金线换成一段铜导线连接电路,并读出并记录电流表的示数，提示学生观察灯泡亮度和电流表示数有什么变化。

问题:比较两次电流表的示数,实验中用的是相同的电池,也就是说电压相同,为什么两条导线中的电流不同呢?图1图2请同学们阅读教材P63-64页相关内容，说出电阻的定义、符号、单位及其换算。

2024年中考物理压轴题训练——电学实验2．小明用如图所示电路探究“电流与电阻的关系”．器材如下：电压为3V的电源，标有“20Ω 2A”字样的滑动变阻器，阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个，电流表、电压表、开关和导线．（1）小明连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的过程中发现，电流表的示数变大时，电压表的示数反而减小，电流表的示数变小时，电压表的示数反而增大．经检查所有器材均完好．你认为出现上述实验现象的原因是（2）小明把5Ω的电阻接入电路，变阻器的滑片（1）在小明设计的电路中，电流表的量程应选（2）小明按正确的操作，将开关掷向开关掷向b，调节阻箱的阻值为R0，请你写出用测得的物理量表示的（3）这种测量方法与“曹冲称象5．“探究串联电路电压关系（1）根据图甲电路连接后，闭合开关，发现电压表的指针如图乙所示，造成该现象的原因是；（2）正确连接后，发现电压表分别接在B、C两点间和A、C两点间时，指针位置均如图丙所示，由此可知L1两端的电压为V，L2两端的电压为（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应该置于作用；（2）排除故障后，开始实验，此时滑动变阻器在电路中的作用是实验数据绘制的图像如图乙所示，分析图像初步得到；电阻一定时，通过导体的I U -(1)请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物连接完整．( )(2)闭合开关前，应将滑动变阻器滑片滑到最端(选填“左”或“右”)．(3)闭合开关，绮妍同学发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是．(4)故障排除后，绮妍同学先把10Ω的电阻接入电路，移动滑变阻器滑片，使电压表示（1）在连接电路时，开关应该处于（2）连接好电路后闭合开关（1）在烧杯底放一枚小铁钉，放松绳子把绑着的磁铁缓慢下放，让磁铁逐渐靠近小铁钉，在小铁钉刚能被吸起的瞬间停止下放，标记（图中A点）．（2）拉动绳子提起磁铁，把小铁钉从磁铁上取下，准确地放回杯底原位置．（3）往杯内倒入适量水后，缓慢下放磁铁浸入水中，当（2）图甲所示是用来探究电流产生的热量跟的关系；（3）图乙所示是用来探究电流产生的热量跟的关系；（4）让实验装置乙冷却到初始状态，把右瓶并联的电阻丝都放入瓶内，接通电源，此电路工作一段时间后，（选填“左瓶”或“右瓶”）内电阻丝产生的热量多。

学校：包头市百灵庙中学学科：高二物理编写人：史殿斌审稿人：第二章恒定电流实验二：测定金属的电阻率探究式导学类教学设计1．实验目的（1）掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。

（2）会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率。

（3）练习使用螺旋测微器2．实验原理把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据R x＝U/I计算金属丝的电阻R x，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度L，利用缠绕法用毫米刻度尺测出n圈金属丝宽度，求出金属丝的直径d，或者用螺旋测微器直接测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S= ；根据电阻定律公式，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝＝。

3．实验器材电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、、。

4．实验步骤(1)取一段新的金属丝紧密绕制在铅笔上，用测出它的宽度，除以圈数，求出金属丝的直径。

或者用直接测量金属丝的直径。

多次测量并取得平均值。

(2)按实验要求的电路图连接实验电路。

(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，多次测量并取得平均值。

(4)把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S。

改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值。

(5)拆除实验电路，整理好实验器材。

5．数据处理（1）电阻R的值：方法一，平均值法：分别计算电阻值再求平均值；方法二，图像法：利用U－I图线的斜率求电阻。

（2）将测得的R x、L、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝中，计算出金属导线的电阻率。

6．注意事项(1)为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行。

(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用。

(3)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至。

(4)电流不宜太大，通电时间不宜，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。

课程篇滑动变阻器是一个重要的电路元件，在初中物理电学实验中，有很多实验需要用到滑动变阻器才能获得事半功倍的效果。

在课堂教学中，学生能够熟练了解滑动变阻器的结构，了解它在电路中的用处，并且会简单地使用滑动变阻器来连接电路。

但是想要真正了解滑动变阻器在电路中起到什么样的作用，需要放在不同的电学实验中进行分析研究。

在初中物理电学实验中涉及滑动变阻器的有以下几个：（1）滑动变阻器在用伏安法测小灯泡的电功率。

（2）用伏安法研究电流与电压的关系的实验。

（3）设计实现小灯泡的亮与灭。

一、滑动变阻器在用伏安法测小灯泡的电功率中的作用滑动变阻器在此实验中的作用主要有：（1）保护电路。

（2）改变小灯泡两端的电压。

下面用实验来讲解一下滑动变阻器的作用：连接一个小灯泡与滑动变阻器串联的电路，电路中串联上电流表，电压表的两端连接在小灯泡的两端，这样做成一个简单的测小灯泡的电流和电压的电路，不同之处是串联上一个滑动变阻器。

通过调节滑动变阻器的电阻来改变小灯泡两端的电压和通过的电流。

滑动变阻器本身就是一个电阻，只不过是可以变动电阻值的电阻。

由公式P=UI，可知，只要改变其中一个变量，就可以测出小灯泡的实际功率。

在上面设计的电路中，串联电路的电压是相加的，已知U=IR，改变电阻就能改变电阻两端的电压，总电压不变，小灯泡两端的电压也就随之改变，从而测出小灯泡的实际功率。

要测出小灯泡的实际功率，还有一个要求是小灯泡两端的电压是实际电压，所以在实验中用到滑动变阻器，可以使小灯泡两端的电压是实际电压，达到提高实验准确度的目的。

二、用伏安法研究电流与电压的关系滑动变阻器在此实验中的作用主要是改变定值电阻两端的电压和通过的电流，从而找出规律。

在上面的实验中，我们已经提到过实验中的几个公式：P= UI，U=IR。

就其中的U=IR来说，这个公式是怎么得来的呢？也就是我们现在说的电流和电压的关系，这就用到伏安法来测量。

通过设计实验来讲解一下：猜想一下：导体的电阻一定时，通过的电流与两端的电压是正比关系；导体两端的电压一定时，通过的电流与电阻成反比。

电学实验练习题例 1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx（约 100 Ω）; 直流电流表（量程 0~10 mA、内阻 50 Ω）;直流电压表（量程 0~3 V、内阻 5 k Ω）; 直流电源（输出电压4 V、内阻不计）；滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A）；开关1 个，导线若干 .根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于R x＜RA R ，故电流表应采用外接法. 在控制电路中，若采v用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，I min=RER A Rx=24 mA＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法. 如图10-5图所1示0-5. 例2、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值Rx，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关 S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。

⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。

⑵写出主要的实验操作步骤。

【解析】⑴实验电路如右图所示（此法俗称”替代法”）。

⑵①将 S2 与 Rx相接，记下电流表指针所指位置。

②将S2 与R1 相接，保持 R2 不变，调节 R1 的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R1 的值，则 Rx＝R1。

例3、用以下器材测量一待测电阻Rx 的阻值（900～1000Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻 r1＝750Ω；电压表 V2，量程为 5V，内阻 r2＝2500Ω；滑动变阻器R，最大阻值约为100Ω；）单刀单掷开关K，导线若干。

测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx 的一种实验电路原理图。

【解析】如图所示(用已知内阻的电压表代替电流表)例4 用以下器材测量一待测电阻的阻值。

电学实验探究题考前专题复习（一）1、某实验小组的同学探究电流与电压的关系时，用到如下器材：电源1个，电流表、电压表各1只，定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω各1只），滑动变阻器1只，开关1个，导线若干；设计的电路如图所示。

（1）这个实验使用了控制变量的方法，其中被控制的变量是 ，滑动变阻器R2的作用是 。

下面是他们获取的一组实验数据：电压U／V 2 4 6 8 10电流I／A 0．39 0．79 1．20 1．58 2．00（2）实验中他们选用的定值电阻阻值为 Ω；（3）请在图31坐标系上画出电流随电压变化的图像；（4）分析表中的数据或图像，你能得出的探究结论：2、如图26甲所示是小刚“测小灯泡电功率”的实验电路。

其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为l0Ω。

滑动变阻器有A规格“l0Ω2A”、B规格“50Ω lA”可选。

(1)本实验应该选择_________规格的滑动变阻器。

连接电路时，开关应_________。

(2)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整。

(3)闭合开关后，小刚发现电流表和电压表有示数但都很小，且看不到小灯泡发光，其原因是______ _。

(4)当变阻器滑片P移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为_______V。

要测小灯泡的额定功率，应将滑片P 向_______ (选填“A”或“B”)端移动，使电压表示数为2.5V。

第2题 第3题3、在用电压表和电流表测电阻R0的实验中，若被测电阻R0的阻值约为30Ω，备有：电流表一个，0﹣0.6A，0﹣3A两个量程，电压表一个，0﹣3V、0﹣15V两个量程；电源四种，电压分别为1.5V、3V、6V、15V；开关一个；导线若干。

（1）为了比较准确地测出电阻R0的阻值，还需要的器材是 ；（2）请在空框内画出实验电路图；（3）连接电路时，开关应该是 的。

（4）为了减小电表读数时的误差，要求在几次测量中，电表指针的示数大于量程的2/3，则电源应选用 V，电压表应选用 量程，电流表应选用 量程。

电学实验的设计及电阻的测量一、 电学实验设计原则：1、 安全性原则：电源不超载、电表不超程、电器不超压不超流 。

2、 精确性原则：电表读数要尽可能精确、实验系统误差要尽可能小。

3、 方便性原则：实验操作方便、仪器调整方便、数据处理方便。

4、 可行性原则：选实验室经济实用器材、设计合理的能耗小的实验电路。

二、 实验仪器的选择：（1）原则：安全、精确、方便、可行，要正确处理安全和精确的关系。

（2）选择的一般步骤;①根据实验要求设计合理的实验电路。

②找出唯一性的器材。

③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格先选定电源、再选定电压。

表和电流表以及所用的量程；电源→电压表→电流表。

④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器。

三、 实验电路的选择;符合实验原理、操作简便、处理数据方便、系统误差小、甚至没有系统误差。

四、 控制电路的选择（二.供电电路与滑动变阻器的选择） 1、滑动变阻器的两种连接方式如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R 0）对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a ）电路称为限流接法，图（b ）电路称为分压接法．限流接法分压接法 比较说明负载RL 上电压调节范围（忽略电源内阻） 0L REU E R R ≤≤+ 0L U E ≤≤分压接法电压调节范围大 负载RL 上电流调节范围（忽略电源内阻） 0L E EI R R R≤≤+ 0L EI R≤≤分压接法电流调节范围大 相同条件下电路消耗的总功率 L EIL ap E I I （＋）限流电路能耗较小 闭合S 前触头位置b 端a 端都是为了保护电路元件3.选择原则：在符合实验要求和安全的条件下，要操作简便、电流和电压的读数有较大的变化范围，提高实验的精确度。

一般情况下当0L R R <时，或实验没有较高要求，仅从安全和精确度分析两者均可使用时，考虑安装简便和节能因素可优先选限流电路，当0L R R 及实验电路电压和电流要求从零连续调节时，选分压电路。