小麗同學(xué)要測量一個未知電阻Rx的阻值.實驗桌上已準(zhǔn)備的器材有:電流表、符合要求的電源、電阻箱、滑動變阻器各一個,兩個開關(guān)和導(dǎo)線若干.小麗想利用已有器材,通過“替代法”測量Rx的阻值,請你幫她設(shè)計電路圖、補充實驗步驟.
(1)請畫出你幫小麗設(shè)計的實驗電路圖.
(2)請將實驗步驟補充完整:
①將電流表調(diào)零、開關(guān)斷開,按照電路圖連接電路元件,并使滑動變阻器連入電路的阻值最大.
②______;______.
③記錄此時電阻箱的示數(shù)R0,待測電阻的阻值Rx=R0.
④測量結(jié)束,斷開電路,整理器材.
解:(1)根據(jù)“替代法”的思想可知,電阻箱與待測電阻并聯(lián)且分別有一個開關(guān)控制,然后與滑動變阻器、電流表、電源組成電路,如下圖所示:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/upload/201311/5286b78906ccc.png)
(2)實驗的大致過程是:按圖連好電路,使電阻箱先調(diào)到最大阻值.閉合開關(guān)S
1前,滑片P置于圖中的a端,這樣使接入電路的阻值最大,可以保護電路.閉合開關(guān)S
1和S
3,此時R
X接入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器,記下電流表的示數(shù)I.再斷開開關(guān)S
3閉合S
2,此時變阻箱接入電路,在不改變滑動變阻器的情況下,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表的示數(shù)與先前相同.那么,此時電阻箱的示數(shù)就是電阻R
X的阻值.
故答案為:
(1)如上圖所示;
(2)閉合開關(guān)S
1,此時電路中R
X與滑動變阻器串聯(lián),移動滑動變阻器后,應(yīng)記下電流表的示數(shù);
斷開開關(guān)S
1,閉合開關(guān)S
2,此時電路中電阻箱與滑動變阻器串聯(lián),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表的示數(shù)與上次相同.
分析:在本題的實驗中,等效替代就是在電路其他條件不變的情況下,用可以直接讀出阻值的變阻箱來等效替代待測電阻.實驗前,為了保護電路應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于最大阻值處,先使R
X接入電路,后使電阻箱接入電路,使前后兩次電路中的電流、滑動變阻器滑片的位置不變,這樣就可以通過電阻箱得出待測電阻的阻值了.
點評:本題的實驗中,利用電阻箱和等效替代法來測電阻是一大特點,無論是借助一塊電流表還是電壓表,目的都是為了使電路中的其他條件不變,這樣才能達(dá)到“等效”的目的.設(shè)計成兩個支路,各由一個開關(guān)控制,則是為了便于操作,避免元件拆裝帶來的麻煩.此類方法簡便實用,效果明顯,值得我們學(xué)習(xí)和借鑒.