关于白炽灯电阻测量的教学研究VIP免费

关于白炽灯电阻测量的教学研究摘要：文章回顾了中学物理测量电阻的方法：伏安法、半偏法，并对白炽灯通有交流电正常工作时的电阻提出新的测量方法：替代法。文章将白炽灯正常工作下白炽灯电阻测出的结果与理论计算的结果比较，确定R=U2/P0的正确性；通过比较白炽灯正常发光与不正常发光时的电阻，发现两者的比值约为10，不仅拓宽了学生的视野，又深化了物理知识。关键词：白炽灯；电阻；测量方法；教学引言：沪科版初中九年级物理课本中，电学有关章节多次涉及关于白炽灯泡电阻的介绍。对于白炽灯泡电阻大小的测算，中学物理课本并没有介绍安排实验测量的方法。物理教材中尽管安排了伏安法、半偏法等测量电阻的方法，但这些的方法都是适用于工作电流是直流电的情况，可是正常发光的白炽灯工作电流是交流电对其测量,教材中关于白炽灯泡电阻大小的测算方法往往利用R=U2/P来计算，而学生仅仅利用公式计算其阻值，对白炽灯泡的电阻这么大往往持怀疑态度，有的学生对于这种计算只是草草了事，不求深解。我们又该如何测量呢？又如何去寻找它与不发光时电阻大小之间的关系呢？本文首先将考察初中物理学教材中利用实验测量电阻常用方法的基本原理，指出这些方法的不足，并由此探讨如何设计新的方法来测量白炽灯通有交流电正常工作时的电阻，以弥补教材之不足。1中学物理中测量电阻的常用方法中学物理新课程标准中明确提出电阻的测量方法有：1、伏安法测电阻（如图1所示），即用电压表测出待测电阻两端的电压，同时用电流表测出通过它的电流再运用欧姆定律的变形公式R=U/I计算出电阻的大小；2、半偏法测量电阻（如图2所示），首先闭合S1,调节滑动变阻器R'使得G带测灵敏电流表示数最大(满偏).然后保持S1闭合,滑动变阻器不动,闭合S2,并调节变阻器R,使得G带测灵敏电流表示数为最大示数的一半,即电流为之前的一半(半偏).记下此时变阻器R的电阻大小(可以直接读出),该电阻即为G带测灵敏电流表的电阻大小，则有I0=U电源/Rx及1/2I0=U电源/（Rx+R’）共同解得Rx=R’,有箱式变阻器上读出电阻的值即可。.图1图21．1安培表内接法的伏安法及误差分析如图（a）所示为安培表内接法测量电阻的电路。我们需要测量的是通过待测电阻的电流Ix和待测电阻两端的电压Ux。安培表测出的虽然是Ix，而伏特表测出的却是Ux和安培表两端电压UA之和U，可见，安培表的内阻不为零，使电压的测量产生了误差。测量值实际值相对误差……………………（1）式可见，采用“内接法”时，待测电阻值R越高，测量越准确，故“内接法”电路适宜测量高值电阻。1.2安培表外接的伏安法及误差分析如图（b）所示为安培表外接法测量电阻的电路。这时，伏特表测出的虽是待测电阻两端的电压Ux,但安培表测出的却是通过待测电阻的电流Ix和通过伏特表的电流Iv之和。伏特表的内阻并不是无穷大，要使电流的测量产生误差。测量值实际值又：相对误差…………………………（2）式。可见，待测电阻值R比伏特表内阻值小得多时，采用“外接法”测定越准确，RxIXRvKIxIAKRVRARxVA图（b）VRAA图（a）故外接法电路适宜测量低值电阻。1.3半偏法测量电阻的误差分析:由于该过程中,R'的电阻较大,我们近似的把整个过程中的干路电流当作不变的.但是实际情况中,随着S2的闭合,整个电路中的电流将会变大,但实际上我们仍然按照电流不变时的电流来计算的,所以将导致通过G带测灵敏电流表的电流为原来一半时(半偏),通过变阻器R的电流将比通过G带测灵敏电流表的电流要大,又因为R与G并联,电压一样,所以实际的变阻器读数R将小于G带测灵敏电流表的电阻(内阻).所以,半偏法测电阻测出的电阻要小于实际电阻,原因是电流将要改变.电压表的半偏法原理相似。2关于白炽灯正常发光时的电阻测量我们知道物理教材中尽管安排了上述伏安法、半偏法等测量电阻的方法，但这些的方法都是适用于工作电流是直流电的情况，又该如何测量白炽灯通有交流电正常工作时的电阻？在比较串、并联时的40W与60W两只白炽灯的实际功率大小的一次电学实验时，手边有一小灯泡L1（3.8V,0.3A），查看发现其正常工作电流与60W白炽灯正常工作电流大致相等（有效值）。突发奇想将小灯泡L1与60W白炽灯进行串联，（如右图所...