伏安法测小灯泡电阻实验研究

张金花

（安徽省合肥市第五十六中学）

在伏安法测量小灯泡电阻实验中，电路的接线方式有两种，一种是电流表外接方式，另一种种是电流表内接方式，在实际实验过程中，采用哪种电路接线方式取得的效果更好，则需要通过实验进行详细的分析。

一、实验阶段

1.实验器材与实验准备

在伏安法测量小灯泡电阻实验中，需要用到的实验器材主要有：电压表、电流表、滑动变阻器、2.5V小灯泡、导线、开关、干电池等。在实验前，首先要按照电流表外接方式将各个实验器材连接起来，并对“+”“-”接线柱的连接进行检查，然后对电压表和电流表的量程进行检查，确保电压表的量程在0~3V，电流表的量程在0~0.6A。电流表外接方式如图1所示。

图1 电流表外接式

在实验过程中，将滑动变阻器连接起来，并移动滑动变阻器的滑片。

图2 电流表外接电路图

2.实验操作

在实验过程中，首先将开关闭合，对电压表、电流表的指针读数进行记录，然后开始移动滑片，观察电压表和电流表的读数，并做好记录，最后利用欧姆定律R=U/I计算小灯泡电阻。其记录表如下所示。

实验记录表

二、分析与结论

1.实验分析

在用伏安法测量小灯泡电阻实验中，电压表和电流表本身具有一定的电阻，在测量过程中，电压表和电流表的内电阻必然会对电压和电流造成一定的影响，从而增加测量结果的误差。在电流表内接方式中，受电流表内电阻的影响，会产生分压作用，这也就意味着电压表的读数是小灯泡电阻两端电压和电流表两端电压的总和，而不是小灯泡电阻两端的电压，也就是说电压表读数U=Ux+UA，此时，根据欧姆定律Rx=U/I=（Ux+UA）/I计算出来的测量电阻就会比真实的小灯泡电阻Rx大。电流表内接方式图3所示。

图3 电流表内接方式

在电流表外接方式中，电压表会起到分流作用，此时，电流表的读数等于通过电压表电流IV和通过小灯泡电流IX的总和，而不是等于通过小灯泡的电流，也就是说I=IV+IX，根据欧姆定律Rx=U/I=U/（IV+IX）计算出来的电阻会比小灯泡的真实电阻Rx小。

在实际测量过程中，由于电压表和电流表本身的内电阻是保持不变的，在电流表内接方式中，如果小灯泡的电阻Rx比电流表的内电阻大很多，此时的电流表分压作用是可以忽略的，这时电压表的读数将会更加接近灯泡两端的实际电压，也就是说测量出来的电阻更加符合实际情况，因此，对于电阻比较大的灯泡，采用电流表内接方式的测量结果更加准确。在电流表外接方式中，当小灯泡的电阻要比电压表的内电阻小很多时，电压表的分流作用可以不用计算，也就是说电流表的读数更加接近小灯泡两端的电流，测量出来的电阻更加符合实际情况，因此，对于电阻比较小的灯泡，采用电流表外接方式的测量结果更加准确。

由于在实际测量过程中，无法对小灯泡的电阻进行初步判断，也就导致无法准确的判断采用哪种电路连接方式，为避免这种现象，在实验过程中，可以先按照图连接电路，然后将电压表的一端接线C空出来，用空出来的接线C先后接触电流表的A、B接线，并对两次电表的读数进行比较。如果在实验过程中，发现电压表的读数发生了明显的变化，这说明电流表的分压作用比较明显，因此，要将空出的接线C连接在电流表的A接线上，采用电流表外接方式；如果在实验过程中，发现电流表的读数发生了明显的变化，这说明电压表的分流作用比较强，需要将空出的接线C连接在电流表的B端，采用电流表内接方式。

2.实验中常见故障分析

在实验过程中，经常会遇到一些故障，从而对实验结果的准确性造成一定的影响，因此，对这些常见故障进行分析是十分重要的。

（1）实验过程中，电流表没有读数，而电压表的读数与电源电压比较接近，造成这种现象的原因是电压表串联在电路中，或者小灯泡灯丝断开。

（2）电压表的读数为零，随着滑片P的移动，电流表的读数发生改变，造成这种现象的主要原因是小灯泡出现短路现象。

通过实验可以看出，采用伏安法测量小灯泡电阻时，由于小灯泡的电阻比较小，采用电流表外接式电路能获得更加准确的测量结果，因此，在实际实验过程中，要尽量采用这种电路，从而最大限度地减小测量误差。

［1］嵇建中.伏安法测小灯泡电阻与电功率［J］.中学生数理化：尝试创新版，2014（04）：39.

［2］喻奇林，谢伟.伏安法测量小灯泡的电阻［J］.中学生数理化：八年级物理：人教版，2010（02）：132-133.

［3］刘亮.伏安法测电阻应注意的问题［J］.中学教学参考，2013（02）：141-142.